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Die Erfindung betrifft einen Verdichter für einen Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solcher Verdichter für einen Abgasturbolader ist beispielsweise bereits der
DE 10 2013 001 507 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Verdichter umfasst ein Lagergehäuse, an welchem ein ein Verdichterrad aufweisendes Laufzeug des Verdichters drehbar gelagert ist. Der Verdichter umfasst auch ein separat von dem Lagergehäuse ausgebildetes Verdichtergehäuse, in welchem das Verdichterrad aufgenommen ist.
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Des Weiteren ist der
DE 10 2016 209 603 A1 eine Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen, mit einer Frischluftseite und mit einer Abgasseite. Außerdem offenbart die
DE 10 2010 042 104 A1 einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühleinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Kühlung des Verdichters realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kühleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Kühleinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Kühlung des Verdichters realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass In dem Lagergehäuse ein von einem insbesondere flüssigen Kühlmittel durchströmbarer, erster Kühlkanal verläuft. In dem Verdichtergehäuse verläuft ein fluidisch mit dem ersten Kühlkanal verbundener und stromab des ersten Kühlkanals angeordneter, zweiter Kühlkanal, welcher von dem Kühlmittel durchströmbar ist. Außerdem verläuft in dem Lagergehäuse ein fluidisch mit dem zweiten Kühlkanal verbundener und stromab des zweiten Kühlkanals angeordneter, dritter Kühlkanal, welcher ebenfalls von dem Kühlmittel durchströmbar ist.
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Vorgesehen ist eine erste Schnittstelle, an welcher sich der erste Kühlkanal und/oder der zweite Kühlkanal in um die axiale Richtung des Verdichter verlaufender Umfangsrichtung des Verdichters über einen wenigstens 10 Grad betragenden, ersten Übergabebereich erstreckt, in welchem das Kühlmittel aus dem ersten Kühlkanal an den zweiten Kühlkanal übergebbar ist, mithin aus dem ersten Kühlkanal herausströmen und in den zweiten Kühlkanal hineinströmen und daraufhin den zweiten Kühlkanal durchströmen kann. Vorgesehen ist auch eine zweite Schnittstelle, an welcher sich der zweite Kühlkanal und/oder dritte Kühlkanal in Umfangsrichtung des Verdichters über einen wenigstens 10 Grad betragenden, zweiten Übergabebereich erstreckt, in welchem das Kühlmittel aus dem zweiten Kühlkanal an den dritten Kühlkanal übergebbar ist, mithin aus dem zweiten Kühlkanal herausströmen und in den dritten Kühlkanal hineinströmen und daraufhin den dritten Kühlkanal durchströmen kann.
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Beispielsweise weist der erste Kühlkanal einen ersten Längenbereich auf, durch welchen zumindest ein Teilbereich eines Diffusors des Verdichters in axialer Richtung des Verdichters über einen in Umfangsrichtung des Verdichters verlaufenden Winkelbereich von wenigstens 350 Grad, insbesondere von 360 Grad, überlappt ist. Der zweite Kühlkanal kann wenigstens einen zweiten Längenbereich aufweisen, durch welchen eine stromab des Diffusors angeordnete Volute, in welche über den Diffusor mittels des Verdichters verdichtete Luft einleitbar ist, in radialer Richtung des Verdichters nach außen und/oder innen hin und/oder in axialer Richtung des Verdichters weg von dem Lagergehäuse betrachtet zumindest teilweise überlappt ist. Beispielsweise ist zumindest ein Längenbereich des Diffusors direkt durch das Lagergehäuse begrenzt.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Zurzeit werden Verbrennungskraftmaschinen entwickelt, die auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichnet werden und eine geschlossene Kurbelgehäuseentlüftung aufweisen beziehungsweise mit einer geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftung verwendet werden. Dadurch werden Ölpartikel in den Frischluftpfad des Abgasturboladers, welcher auch einfach als Turbolader bezeichnet wird, eingebracht, wobei die Ölpartikel bei erhöhten Temperaturen, die bei dem Verdichten der Luft entstehen können, cracken und sich an einer Wand des Verdichters absetzen. Hierzu kann es im Bereich des auch als Verdichterdiffusor bezeichneten Diffusors zu einer Verkokung kommen, insbesondere mit der Folge von Wirkungsgrad- und Leistungsverlust. Insbesondere wird durch die Verkokung über der Laufzeit des Motors eine Querschnittsreduzierung bewirkt.
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Durch die erfindungsgemäß realisierbare, besonders vorteilhafte Kühlung des Verdichters können eine Verkokung im Bereich des Diffusors und die damit einhergehenden, oben genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere ermöglicht die Erfindung eine Kühlung des Diffusors beziehungsweise eines Diffusorbereichs in der Verdichterstufe, die beispielsweise das Lagergehäuse und das umfassen kann. Insbesondere können das Lagergehäuse und das Verdichtergehäuse separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden sein. Vorzugsweise ist das Verdichtergehäuse derart gestaltet, dass es in um die axiale Richtung des Verdichters und somit des Abgasturboladers verlaufender Umfangsrichtung des Verdichters und somit des Verdichtergehäuses 360 Grad drehbar ist. Mit der axialen Richtung des Verdichters fällt eine Turboladerdrehachse zusammen, um welche ein Verdichterrad des Verdichters relativ zu dem Verdichtergehäuse drehbar ist, wobei mittels des Verdichterrads die Luft verdichtet wird. Insbesondere verläuft der Diffusor stromab des Verdichterrads und stromauf der Volute, wobei sich der Diffusor insbesondere in radialer Richtung des als Radialverdichter ausgebildeten Verdichters erstreckt. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass der zweite Kühlkanal in dem Verdichtergehäuse verläuft. Der erste Kühlkanal und der dritte Kühlkanal verlaufen dabei in dem Lagergehäuse. Die Kühlkanäle sind fluidisch miteinander verbunden, sodass das den ersten Kühlkanal durchströmende und vorzugsweise flüssige Kühlmittel, welches beispielsweise zumindest Wasser aufweist, aus dem ersten Kühlkanal ausströmen und in den zweiten Kühlkanal einströmen kann und daraufhin aus dem zweiten Kühlkanal ausströmen und in den dritten Kühlkanal einströmen kann. In Strömungsrichtung des die Kühlkanäle und somit die Längenbereiche durchströmenden Kühlmittels ist der zum Kühlen der Volute vorgesehene, zweite Längenbereich stromab des zum Kühlen des Diffusors vorgesehenen, ersten Längenbereichs angeordnet, sodass das Kühlmittel auf seinem Weg durch die Kühlkanäle zunächst durch den ersten Längenbereich hindurchströmt und dadurch zunächst den Diffusor kühlt und daraufhin durch den zweiten Längenbereich hindurchströmt und hierdurch die Volute kühlt.
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Das Lagergehäuse umfasst beispielsweise zwei separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Gehäuseteile, nämlich ein Lagergehäuseteil und eine Verdichterrückwand, wobei beispielsweise das Laufzeug an dem Lagergehäuseteil drehbar gelagert ist. Durch die Verdichterrückwand ist beispielsweise das Verdichterrad in axialer Richtung des Verdichters zu dem Lagergehäuseteil zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, überlappt.
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Dabei ist eine eine Versorgung des Verdichtergehäuses mit dem Kühlmittel über das Lagergehäuse, insbesondere über die Verdichterrückwand des Lagergehäuses, vorgesehen. Beispielsweise ist das Verdichterrad, insbesondere dessen Radrücken, in axialer Richtung des Verdichters weg von einer Beschaufelung des Verdichterrads und hin zu dem Lagergehäuseteil betrachtet zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch die genannte Verdichterrückwand überlappt. Beispielsweise sind die Schnittstellen auf Seiten des Lagergehäuses durch die Verdichterrückwand gebildet.
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Insbesondere ist bei der Erfindung eine solche, auch als Kanalgestaltung bezeichnete Gestaltung der Kühlkanäle vorgesehen, dass das Kühlmittel zunächst den Diffusor und dann, insbesondere partiell, die Volute kühlt. Somit ist primär eine Kühlung des Diffusors vorgesehen, wobei die Kühlung der Volute eher sekundär ist. Denkbar ist, dass zumindest ein Bereich des jeweiligen Kühlkanals, insbesondere zumindest ein Teil des ersten Längenbereichs und/oder zumindest ein Teil des zweiten Längenbereichs, mäanderförmig verlaufen. Ferner kann eine optimierte und spezifische Geometrie insbesondere in Form von Rippen und/oder Noppen und/oder einer Golfballoptik oder Golfballstruktur vorgesehen sein, um eine vorteilhafte Wärmeübertragung, das heißt einen vorteilhaften Wärmeaustausch, insbesondere zwischen dem Kühlmittel und dem Lagergehäuse und/oder zwischen dem Kühlmittel und dem Verdichtergehäuse zu realisieren.
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Insbesondere ist es denkbar, die Verdichterrückwand als gekühltes Kastenprofil insbesondere aus Aluminium auszugestalten. Beispielsweise ist das Lagergehäuseteil aus einem Stahl und/oder als ein Gussbauteil ausgebildet. Ferner ist es denkbar, dass die Verdichterrückwand aus Aluminium gebildet ist.
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Beispielsweise ist das Lagergehäuseteil mit der Verdichterrückwand verschraubt und dadurch mit dem Verdichtergehäuse verbunden. Ferner ist es denkbar, dass der zweite Längenbereich zumindest in einem Teil des zweiten Längenbereichs zumindest im Wesentlichen nierenförmig ausgebildet ist. Insbesondere ist es denkbar, dass der zweite Kühlkanal einen weiteren zweiten Längenbereich aufweist, wobei beispielsweise der erste zweite Längenbereich und der weitere zweite Längenbereich strömungstechnisch parallel zueinander geschaltet oder angeordnet sind. Der erste zweite Längenbereich und der weitere zweite Längenbereich sind beispielsweise zwei voneinander getrennte, zumindest im Wesentlichen nierenförmige Kühlmittelkanalteile, wobei beispielsweise einer der zweiten Längenbereiche als Zulauf und der andere der zweiten Längenbereiche als Rücklauf für das Kühlmittel fungieren kann. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die zweiten Längenbereiche ringförmige oder teilringförmige Kühlmittelkanalteile sind, wobei einer der Kühlmittelkanalteile als Zulauf und der andere Kühlmittelkanal teilweise als Rücklauf für das Kühlmittel fungieren kann.
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Vorgesehen sein können mehrere, beispielsweise als O-Ringe oder Formdichtungen mit Trägern ausgebildete Dichtungselemente, mittels welchen beispielsweise das Verdichtergehäuse gegen das Lagergehäuse, insbesondere gegen die Verdichterrückwand abgedichtet ist. Insbesondere denkbar ist eine in zwei Ebenen positionierte Auffräsung, um einen Zulauf des Kühlmittels von dem Lagergehäuse, insbesondere von der Verdichterrückwand, kommend in das Verdichtergehäuse und einen Rücklauf des Kühlmittels von dem Verdichtergehäuse kommend in das Lagergehäuse, insbesondere in die Verdichterrückwand, zu schaffen.
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Beispielsweise sind die Schnittstellen mittels der Dichtungselemente gegeneinander abgedichtet. Insbesondere ist es denkbar, dass die Schnittstellen in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung des Verdichters betrachtet auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. Insbesondere ermöglicht es die Erfindung, das Verdichtergehäuse und somit einen Stutzen des Verdichtergehäuse, über dessen Stutzen die Luft aus dem Verdichtergehäuse abführbar ist, in Umfangsrichtung des Verdichters relativ zu dem Lagergehäuse bedarfsgerecht zu positionieren, das heißt in unterschiedlichen Drehstellungen relativ zu dem Lagergehäuse anzuordnen und mit dem Lagergehäuse zu verbinden, wobei in jeder Drehstellung der zweite Kühlkanal mit dem ersten Kühlkanal und mit dem dritten Kühlkanal fluidisch verbunden sein kann.
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Durch die Erfindung können zumindest die folgenden Vorteile realisiert werden:
- - keine Verkokung im Bereich des Diffusors
- - Optimierung des Wirkungsgrads
- - drehbares Verdichtergehäuse (verschiedene Stützenstellungen)
- - Durch eine Verwendung von Aluminium kann ein guter Wärmetransfer insbesondere im Diffusorbereich realisiert werden.
- - Durch Verwendung eines ringförmigen Kastenprofils insbesondere in der oder als die Verdichterrückwand kann eine hohe Steifigkeit dargestellt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht eines Abgasturboladers für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Verdichter mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen des Verdichters, wobei in 1 eine erste Ausführungsform des Verdichters gezeigt ist;
- 2 eine schematische Vorderansicht eines Lagergehäuses des Abgasturboladers gemäß der ersten Ausführungsform;
- 3 eine schematische Perspektivansicht des Lagergehäuses gemäß 2;
- 4 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht des Abgasturboladers gemäß 1;
- 5 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht des Abgasturboladers gemäß 1;
- 6 eine schematische Längsschnittansicht eines Lagergehäuses gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 7 eine schematische Perspektivansicht des Lagergehäuses gemäß der zweiten Ausführungsform;
- 8 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Abgasturboladers gemäß 1;
- 9 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht des Abgasturboladers gemäß 1;
- 10 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht des Abgasturboladers gemäß 1;
- 11 ausschnittsweise eine schematische Rückansicht des Abgasturboladers gemäß 1;
- 12 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht des Abgasturboladers gemäß 1; und
- 13 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht des Abgasturboladers gemäß 1;
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht einen Abgasturbolader 10 für eine auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Der Abgasturbolader 10 weist eine Kühleinrichtung 12 gemäß einer ersten Ausführungsform auf. Der Abgasturbolader 10 weist dabei einen Verdichter 14 auf, welcher ein insbesondere einstückig ausgebildetes Verdichtergehäuse 16 umfasst. Außerdem umfasst der Verdichter 14 ein Verdichterrad 18, welches in dem Verdichtergehäuse 16 angeordnet und um eine auch als Turboladerdrehachse bezeichnete Drehachse 20 relativ zu dem Verdichtergehäuse 16 drehbar ist. Die Drehachse 20 fällt dabei mit der axialen Richtung des Abgasturboladers 10 und somit des Verdichters 14 zusammen. Der Verdichter 14 weist eine in dem Verdichtergehäuse 16 verlaufende Volute 22 auf, welche sich in um die axiale Richtung des Verdichters 14 erstreckender Umfangsrichtung beispielsweise zumindest im Wesentlichen spiralförmig um das Verdichterrad 18 herum erstreckt. Außerdem weist der Verdichter 14 einen Diffusor 24 auf. Strömt der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft durch den Verdichter 14 hindurch, so wird die dem Verdichter 14 und somit das Verdichtergehäuse 16 durchströmende Luft zunächst mittels des Verdichterrads 18 verdichtet. Daraufhin strömt die Luft durch den Diffusor 24 hindurch und wird beispielsweise mittels des Diffusors 24 verlangsamt. Daraufhin strömt die Luft aus dem Diffusor 24 aus und in die Volute 22 hinein, welche dann schließlich von der mittels des Verdichters 14 verdichteten Luft durchströmt wird. Es ist erkennbar, dass in Strömungsrichtung der den Verdichter 14 durchströmenden Luft der Diffusor 24 stromab des Verdichterrads 18 und stromauf der Volute 22 angeordnet ist, wobei in die Volute 22 über den Diffusor 24 die mittels des Verdichterrads 18 verdichtete Luft einleitbar ist beziehungsweise eingeleitet wird.
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Der Abgasturbolader 10 weist außerdem ein Lagergehäuse 26 auf, welches bei der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform zweiteilig ausgebildet ist und dabei ein erstes Gehäuseelement in Form einer Verdichterrückwand 28 und ein zweites Gehäuseelement in Form eines Lagergehäuseteils 30 aufweist. Die Gehäuseelemente sind separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden. Bei der ersten Ausführungsform sind die Gehäuseelemente mittels Schrauben 32 miteinander verschraubt und dadurch miteinander verschraubt und dadurch miteinander verbunden. Außerdem ist das jeweilige Gehäuseelement separat von dem Verdichtergehäuse 16 ausgebildet. Insbesondere ist die Verdichterrückwand 28 separat von dem Verdichtergehäuse 16 ausgebildet. Beispielsweise ist die Verdichterrückwand 28 mit dem Verdichtergehäuse 16 verbunden. Insbesondere ist es denkbar, dass die Verdichterrückwand 28 mit dem Verdichtergehäuse 16 verschraubt und dadurch mit dem Verdichtergehäuse 16 verbunden ist. Somit ist beispielsweise das Lagergehäuse 26 über die Verdichterrückwand 28 mit dem Verdichtergehäuse 16 verbunden, insbesondere verschraubt.
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Das Verdichterrad 18 ist Bestandteil eines auch als Rotor bezeichneten Laufzeugs 34 des Abgasturboladers 10, wobei das Laufzeug 34 auch eine drehfest mit dem Verdichterrad 18 verbundene Welle 36 aufweist. Beispielsweise ist die Welle 36 um die Drehachse 20 relativ zu dem Lagergehäuse 26 drehbar an dem Lagergehäuse 26, insbesondere an dem Lagergehäuseteil 30, gelagert, sodass beispielsweise das Laufzeug 34 über die Welle 36 drehbar an dem Lagergehäuse 26, insbesondere an dem Lagergehäuseteil 30, gelagert ist. Beispielsweise ist die Verdichterrückwand 28 und/oder das Lagergehäuseteil 30 einstückig ausgebildet. Ferner ist es denkbar, dass das Verdichtergehäuse 16 einstückig ausgebildet ist.
Die Kühleinrichtung 12 weist wenigstens einen in dem Lagergehäuse 26 verlaufenden und von einem Kühlmittel durchströmbaren, ersten Kühlkanal 42 auf, welcher beispielsweise teilweise in dem Lagergehäuseteil 30 und teilweise in der Verdichterrückwand 28 verläuft. Vorzugsweise ist das Kühlmittel eine Flüssigkeit, sodass das Kühlmittel beispielsweise auch als Kühlflüssigkeit bezeichnet wird. Insbesondere ist es denkbar, dass das Kühlmittel zumindest Wasser aufweisen kann.
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In Zusammenschau mit 8 bis 11 ist erkennbar, dass der Kühlkanal 42 Bestandteil eines von dem Kühlmittel durchströmbaren und auch als Wassermantel bezeichneten Kühlmantels ist, mittels welchem der Verdichter 14 besonders vorteilhaft gekühlt werden kann. Hierzu weisen die Kühleinrichtung 12 und der Kühlmantel einen in dem Verdichtergehäuse 16 verlaufenden und fluidisch mit dem ersten Kühlkanal 42verbundenen sowie stromab des ersten Kühlkanals 42 angeordneten, zweiten Kühlkanal 44 auf, welcher von dem Kühlmittel durchströmbar ist. Des weiteren weisen die Kühleinrichtung 12 und der Kühlmantel einen in dem Lagergehäuse 26 verlaufenden und fluidisch mit dem zweiten Kühlkanal 44 verbundenen sowie stromab des zweiten Kühlkanals 44 angeordneten, dritten Kühlkanal 45 auf, welcher von dem Kühlmittel durchströmbar ist.
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In Zusammenschau mit 7 ist erkennbar, dass die Kühleinrichtung 12 und somit der Verdichter 14 eine erste Schnittstelle S1 aufweisen vorgesehen ist, an welcher sich der erste Kühlkanal 42 und/oder zweite Kühlkanal 44 in Umfangsrichtung des Verdichters 14 über einen wenigstens 10 Grad betragenden, ersten Übergabebereich erstreckt, in welchem das Kühlmittel aus dem ersten Kühlkanal 42 an den zweiten Kühlkanal 44 übergebbar ist. Die Kühleinrichtung 12 und somit der Verdichter 14 weisen auch eine zweite Schnittstelle S2 auf, an welcher sich der zweite Kühlkanal 44 und/oder dritte Kühlkanal 45 in Umfangsrichtung des Verdichters 14 über einen wenigstens 10 Grad betragenden, zweiten Übergabebereich erstreckt, in welchem das Kühlmittel aus dem zweiten Kühlkanal 44) an den dritten Kühlkanal 45 übergebbar ist. Es ist erkennbar, dass die Schnittstellen S1 und S2 in radialer Richtung des Verdichters 14 auf unterschiedlichen Höhen und somit auf oder in unterschiedlichen Ebenen E1 und E2 angeordnet sind. Hierdurch kann ein strömungstechnischer Kurzschluss zwischen einem die Schnittstelle S1 umfassenden Zulauf, über welchen das Kühlmittel dem Verdichtergehäuse 16 zugeführt wird, und einem die Schnittstelle S2 umfassenden Rücklauf, über welchen das Kühlmittel von dem Verdichtergehäuse 16 abgeführt wird, besonders gut verhindert werden.
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Der erste Kühlkanal 42 weist einen ersten Längenbereich 40 auf, durch welchen das Kühlmittel auf seinem Weg durch den Kühlkanal 42 hindurchströmt. Besonders gut aus 1 ist erkennbar, dass zumindest ein Teilbereich TB des Diffusors 24 in axialer Richtung des Verdichters 14 hin zu dem Lagergehäuse 26 betrachtet über einen in um die axiale Richtung des Verdichters 14 und somit des Abgasturboladers 10 verlaufender Umfangsrichtung des Verdichters 14 und somit des Abgasturboladers 10 verlaufenden Winkelbereich von wenigstens 350 Grad, insbesondere von wenigstens 355 Grad und ganz insbesondere von 360 Grad und somit vollständig, durch den ersten Längenbereich 40 überlappt ist. Insbesondere kann sich der erste Längenbereich 40, der sich in der Verdichterrückwand 28 erstreckt, über 360 Grad in Umfangsrichtung des Verdichters 14 und somit vollständig umlaufend erstrecken, wodurch der Teilbereich TB in Umfangsrichtung des Verdichters 14 vollständig umlaufend zu dem Lagergehäuse 26 hin betrachtet durch den Längenbereich 42 überlappt sein kann.
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Um eine besonders vorteilhafte Kühlung des Verdichters 14 realisieren zu können, weist der zweite Kühlkanal 44, wie besonders gut aus 8 und 9 erkennbar ist, wenigstens einen oder mehrere, insbesondere wenigstens oder genau zwei, von dem Kühlmittel durchströmbare, zweite Längenbereiche auf, welche in Strömungsrichtung des den die Kühlkanäle 42, 44 und 45 beziehungsweise den Kühlmantel durchströmenden Kühlmittels stromab des ersten Längenbereichs 40 angeordnet ist. In 8 bis 11 veranschaulichen Pfeile eine Strömung des Kühlmittels durch die Kühlkanäle 42, 44 und 45. Wie insbesondere anhand der Pfeile erkennbar ist, strömt das Kühlmittel zunächst durch den ersten Längenbereich 40 und daraufhin durch die zweiten Längenbereiche, sodass das Kühlmittel auf seinem Weg durch die Kühlkanäle 42. 44 und 45 zunächst den Diffusor 24 und daraufhin die Volute 22 kühlt. Die Volute 22 ist nämlich in radialer Richtung des Verdichters 14 nach außen hin und/oder in axialer Richtung des Verdichters weg von dem Lagergehäuse 26 betrachtet und/oder in radialer Richtung des Verdichters 14 nach innen hin zumindest teilweise durch den jeweiligen, zweiten Längenbereich überlappt, sodass das den jeweiligen, zweiten Längenbereich durchströmende Kühlmittel die Volute 22 kühlt.
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Aus 1 ist erkennbar, dass der erste Längenbereich 40 in der Verdichterrückwand und somit in dem Lagergehäuse 26 verläuft, während der jeweilige, zweite Längenbereich in dem Verdichtergehäuse 16 verläuft. Die Verdichterrückwand 28 und das Verdichtergehäuse 16 sind sowohl mechanisch als auch fluidisch miteinander verbunden, da die Kühlkanäle 42, 44 und 45 und somit die Längenbereiche fluidisch miteinander verbunden sind.
Es ist erkennbar, dass bei der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform zumindest ein den Teilbereich TB umfassender Teil des Diffusors 24 direkt durch die Verdichterrückwand 28 gebildet ist, sodass die den Diffusor 24 durchströmende Luft die Verdichterrückwand 28 direkt berührt. Außerdem ist das Verdichterrad 18, insbesondere dessen Radrücken 46, in axialer Richtung des Verdichters 14 zu dem Lagergehäuse 26 hin betrachtet teilweise durch die Verdichterrückwand 28 überlappt, insbesondere derart, dass ein in axialer Richtung des Verdichters 14 zwischen dem Radrücken 46 und der Verdichterrückwand 28 angeordneter Spalt in axialer Richtung des Verdichters 14 einerseits direkt durch den Radrücken 46 und andererseits direkt durch die Verdichterrückwand 28 begrenzt beziehungsweise gebildet ist. Vorzugsweise ist die Verdichterrückwand 28, in welchem der erste Längenbereich 40 verläuft, aus Aluminium gebildet und/oder als ein Kastenprofil ausgebildet.
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In 2 ist ein Zulauf 50 erkennbar, über welchen beispielsweise das den ersten Kühlkanal 42 durchströmende Kühlmittel von dem ersten Kühlkanal 42 in den zweiten Kühlkanal 44 und somit in das Verdichtergehäuse 16 überströmt. Ein Rücklauf ist mit 52 bezeichnet, über welchen beispielsweise das den zweiten Kühlkanal 44 und somit das Verdichtergehäuse 16 durchströmende Kühlmittel zurück an das Lagergehäuse 26, insbesondere an die Verdichterrückwand 28, übergeben wird, um hierdurch das Kühlmittel von dem Verdichtergehäuse 16 abzuführen. Des Weiteren sind in 2 und 3 die Schrauben 32 erkennbar, mittels welchen die gekühlte Verdichterrückwand 28 an das Lagergehäuseteil 30 angebunden ist. Aus 3 ist besonders gut erkennbar, dass beispielsweise der jeweilige Kühlkanal 42, 45 zumindest im Wesentlichen nierenförmig und somit ein zumindest im Wesentlichen nierenförmiger Kühlmittelkanalteil ist. Dies ist auch besonders gut aus 4 erkennbar. Des Weiteren sind in 1 in zwei voneinander unterschiedlichen Ebenen getrennte Kanalteile des zweiten Kühlmittelkanals 42 mit 54 und 56 bezeichnet (1). Um die einzelnen Ebenen abzudichten, kommen beispielsweise Dichtungselemente zum Einsatz, die als O-Ringe ausgebildet sein können. Zumindest einige der Dichtungselemente sind in 1 mit 58 bezeichnet. Vorzugsweise weist das Lagergehäuseteil 30 Aussteifungsrippen auf, mittels welchen das Lagergehäuseteil 30 versteift ist.
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5 zeigt ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht des Abgasturboladers 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Erkennbar in 5 ist die, insbesondere interne, Schnittstelle S2, an welcher das Kühlmittel das Verdichtergehäuse 16, insbesondere den zweiten Kühlkanal 44, verlässt und in das Lagergehäuse 26, insbesondere in den dritten Kühlkanal 45, einströmt.
Die in 1 bis 5 veranschaulichte, zweiteilige Ausgestaltung des Lagergehäuses 26 sieht beispielsweise vor, dass das Lagergehäuseteil 30 als Gussbauteil ausgebildet ist.
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Insbesondere kann das Lagergehäuseteil 30 aus Grauguss gebildet sein. Die Verdichterrückwand 28 ist beispielsweise aus Aluminium gebildet. Insbesondere ist die Verdichterrückwand 28 ein verstärkter, insbesondere ungerichtet verstärkter, Körper, welcher beispielsweise mittels Rippen, insbesondere mittels aufgedickter Rippen, verstärkt ist. Vorgesehen sein kann ein externer Anschluss, um das Kühlmittel in das Lagergehäuse 26, insbesondere in die Verdichterrückwand 28, einzuleiten. Außerdem ist beispielsweise eine interne Wasserversorgung vorgesehen, bei der das zunächst die Verdichterrückwand 28 durchströmende Kühlmittel aus der Verdichterrückwand 28 ausströmt und in das Verdichtergehäuse 16 einströmt. Ein externer Wasseranschluss umfasst beispielsweise wenigstens einen oder mehrere Anschlussstutzen. An den jeweiligen Anschlussstutzen ist beispielsweise eine insbesondere externe Leitung anschließbar oder angeschlossen. Der jeweilige, auch als Anschluss bezeichnete Anschlussstutzen ist beispielsweise angegossen, insbesondere an das Lagergehäuse 26 und ganz insbesondere an die Verdichterrückwand 28.
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6 zeigt das Lagergehäuse 26 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform ist das Lagergehäuse 26 einstückig ausgebildet. Mit anderen Worten sind bei der zweiten Ausführungsform die Gehäuseelemente einstückig miteinander ausgebildet, das heißt durch ein einstückiges beziehungsweise integrales oder integral hergestelltes Bauteil gebildet. Dies bedeutet, dass das integrale oder integral hergestellte und somit einstückig ausgebildete Bauteil die Gehäuseelemente bildet, sodass die Gehäuseelemente integrale Bestandteile des Bauteils sind. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt sind hierbei die Gehäuseelemente nicht etwa separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Komponenten, sondern integrale Bestandteile des genannten Bauteils. Beispielsweise ist das insbesondere einstückig ausgebildete Lagergehäuse 26 gemäß der zweiten Ausführungsform aus Grauguss gebildet. Da bei der zweiten Ausführungsform das Lagergehäuse 26 einstückig ausgebildet ist, ist bei der zweiten Ausführungsform eine einteilige Lösung des Lagergehäuses 26 vorgesehen. Insbesondere kann das Lagergehäuse 26 gemäß der zweiten Ausführungsform als ein verstärkter, insbesondere ungerichtet verstärkter, Körper ausgebildet sein, welcher beispielsweise durch Rippen, insbesondere durch verdickte Rippen, verstärkt ist. Bei der zweiten Ausführungsform bildet das Lagergehäuse 26 die Verdichterrückwand 28. Bei der zweiten Ausführungsform kann die zuvor beschriebene, externe Wasserversorgung vorgesehen sein, welche über wenigstens eine oder mehrere Leitungen erfolgen kann, wobei der Anschluss beziehungsweise die Anschlüsse angegossen sein können, insbesondere an das Lagergehäuse 26. Eine interne Kühlung des Lagergehäuses 26, wobei insbesondere Kolbenringe gekühlt werden, insbesondere auf einer Turbinenseite, erfolgt beispielsweise durch wenigstens eine oder mehrere Ölspritzen. Da bei der zweiten Ausführungsform das Lagergehäuse 26 einstückig ausgebildet ist, sind bei der zweiten Ausführungsform keine internen Schnittstellen oder Übertritte des Kühlmittels zum Verdichtergehäuse 16 vorgesehen.
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In 7 ist eine der zuvor genannten Ebenen mit E1 und die andere der zuvor genannten Ebenen mit E2 bezeichnet. In diesen Ebenen E1 und E2 ist die jeweilige, interne Schnittstelle S1, S2 zwischen den Kühlkanälen 42 und 44 beziehungsweise zwischen den Kühlkanälen 44 und 45 angeordnet. Insbesondere sind die Ebenen E1 und E2 durch ein beispielsweise als O-Ring oder andere Dichtung ausgebildetes Dichtungselement voneinander getrennt, insbesondere fluidisch zueinander abgedichtet. Dadurch kann beispielsweise das Verdichtergehäuse 16, insbesondere relativ zu dem Lagergehäuse 26, gedreht werden, insbesondere um 360 Grad, und eine Durchflussrichtung, in die das Kühlmittel durch die Kühlkanäle 42, 44 und 45 hindurchströmt, kann beibehalten werden.
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Besonders gut aus 8 bis 11 ist erkennbar, dass das Kühlmittel zumindest über einen Teil der Volute 22 und komplett über den Diffusor 24 strömt, wodurch eine besonders vorteilhafte Kühlung darstellbar ist. Dadurch, dass das Verdichtergehäuse 16 relativ zu dem Lagergehäuse 26 um die Drehachse 20 verdreht werden kann, können unterschiedliche, auch als Stutzenstellungen bezeichnete Stellungen eines in 10 und 11 erkennbaren Stutzens 62 realisiert werden. Beispielsweise mündet die Volute 22 über den Stutzen 62 an eine Umgebung 64 des Verdichtergehäuses 16 an sich. Beispielsweise kann mit dem Stutzen 62 eine bezüglich des Abgasturboladers 10 externe und von der verdichteten Luft durchströmbare Luftleitung angeschlossen und dadurch mechanisch mit dem Verdichtergehäuse 16 und fluidisch mit der Volute 22 verbunden werden, sodass die verdichtete, die Volute 22 durchströmende Luft über den Stutzen 62 aus der Volute 22 ausströmen und in die Luftleitung einströmen kann.
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In 11 sind die internen Schnittstellen S1 und S2 gezeigt. Wie in 10 durch einen Pfeil 66 veranschaulicht ist, kann dem Kühlkanal 42 über einen Einlass das Kühlmittel zugeführt werden, und wie durch einen Pfeil 68 veranschaulicht ist, kann das Kühlmittel über einen Auslass aus dem Kühlkanal 45 abgeführt werden. Ein Auslass des Verdichtergehäuses 16 ist mit 69 bezeichnet und durch einen Pfeil 70 veranschaulicht, und ein Einlass des Verdichtergehäuses 16 ist mit 72 bezeichnet und durch einen Pfeil 74 veranschaulicht. Beispielsweise kann über den Einlass 72 das Kühlmittel in das Verdichtergehäuse 16, das heißt in den Kühlkanal 44, eingeleitet werden, und beispielsweise kann über den Auslass 69 das Kühlmittel aus dem Verdichtergehäuse 16 beziehungsweise aus dem Kühlkanal 44 abgeführt und beispielsweise zurück an die Verdichterrückwand 28 beziehungsweise das Lagergehäuse 26 übergeben werden.
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Insbesondere ist erkennbar, dass das Kühlmittel von dem Lagergehäuse 26 kommt und an dem Diffusor 24 entlang fließt, dann zu der beziehungsweise auf die Volute 22 strömt und um die Volute 22 zumindest nahezu vollständig herum strömt und ein Stück zurück zu der Schnittstelle S2 zum Lagergehäuse 26 beziehungsweise zur Verdichterrückwand 28 strömt, insbesondere gegenüber von einem Wassereintritt, über welchen das Kühlmittel in das Verdichtergehäuse 16 einströmt, wobei der Wassereintritt beispielsweise durch die Schnittstelle S beziehungsweise durch den Einlass 72 gebildet ist. Schließlich ist in 8 eine Nut N für die Übergabe des Kühlmittels veranschaulicht, um die beschriebene Verdrehung des Verdichtergehäuses 16 insbesondere relativ zu dem Lagergehäuse 26 zu ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Abgasturbolader
- 12
- Kühleinrichtung
- 14
- Verdichter
- 16
- Verdichtergehäuse
- 18
- Verdichterrad
- 20
- Drehachse
- 22
- Volute
- 24
- Diffusor
- 26
- Lagergehäuse
- 28
- Verdichterrückwand
- 30
- Lagergehäuseteil
- 32
- Schraube
- 34
- Laufzeug
- 36
- Welle
- 40
- erster Längenbereich
- 42
- erster Kühlkanal
- 44
- zweiter Kühlkanal
- 45
- dritter Kühlkanal
- 46
- Radrücken
- 50
- Zulauf
- 52
- Rücklauf
- 54
- Kanalteil
- 56
- Kanalteil
- 58
- Dichtungselemente
- 60
- Schnittstelle
- 62
- Stutzen
- 64
- Umgebung
- 66
- Pfeil
- 68
- Pfeil
- 69
- Auslass
- 70
- Pfeil
- 72
- Einlass
- 74
- Pfeil
- E1
- Ebene
- E2
- Ebene
- N
- Nut
- S
- Schnittstelle
- TB
- Teilbereich
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013001507 A1 [0002]
- DE 102016209603 A1 [0003]
- DE 102010042104 A1 [0003]
