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Diese Erfindung betrifft einen Turbolader, und,
mehr im Einzelnen, betrifft diese Erfindung einen veränderlichen
Turbolader.
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Ein veränderlicher Turboladern ist
bekannt, der ein Gehäuse,
einen Verdichter, der drehbar in dem Gehäuse angebracht ist, eine Turbine,
die drehbar in dem Gehäuse
angebracht ist, einen ersten Einlaß, um zu ermöglichen,
daß Luft
zu dem Verdichter geführt
wird, einen Auslaß um
es zu ermöglichen, daß Luft von
dem Verdichter zu einem Motor geführt wird, einen zweiten Einlaß, um zu
ermöglichen,
daß Auspuffgase
von dem Motor zu der Turbine geführt werden,
um die Turbine zu drehen, eine Kammer, die sich um die Turbine erstreckt
und die die Auspuffgase aus dem zweiten Einlaß erhält, bevor die Auspuffgase zu
der Turbine geführt
werden, eine Lageranordnung, um die Drehung der Turbine zu erlauben
und einen Hitzeschild, um die Lageranordnung von den Auspuffgasen
abzuschirmen, aufweist. Diese bekannte Art eines Turboladers kann
die Verwendung einer nicht üblichen
Lageranordnung erfordern, was die Herstellungskosten erhöht. Auch
kann Gasverlust ein Problem sein.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, die obenerwähnten
Probleme zu beseitigen oder zu vermindern.
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Demgemäß ist in einer nicht-beschränkenden
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein veränderlicher Turbolader geschaffen,
der ein Gehäuse,
einen Verdichter, der drehbar in dem Gehäuse angebracht ist, eine Turbine,
die drehbar in dem Gehäuse
angebracht ist, einen ersten Einlaß, um zu ermöglichen,
daß Luft
zu dem Verdichter geführt wird,
einen Auslaß um
es zu ermöglichen,
daß Luft von
dem Verdichter zu einem Motor geführt wird, einen zweiten Einlaß, um zu
ermöglichen,
daß Auspuffgase
von dem Motor zu der Turbine geleitet werden, um die Turbine zu
drehen, eine Kammer, die die Turbine umgibt und die die Auspuffgase
aus dem zweiten Einlaß erhält, bevor
die Auspuffgase zu der Turbine geleitet werden, und eine Lageranordnung,
um die Drehung der Turbine zu erlauben, aufweist, wobei der veränderliche
Turbolader feste Leitschaufeln, die in der Kammer angebracht sind
und die dazu dienen, Auspuffgase genau auf die Turbine zu richten,
einen Kolben, der gleitbar ist und der zwischen den Leitschaufeln
und der Turbine angeordnet ist, und Steuereinrichtungen, die mit
dem Kolben verbunden sind und die dazu dienen, die gleitende Bewegung
des Kolbens zu steuern, wobei der Kolben ein Ende hat, das der Lageranordnung
am nächsten
ist und das einen Zwischenraum festlegt, wobei die Größe des Zwischenraums
in Abhängigkeit
vom Gleiten des Kolbens unter der Steuerung der Steuereinrichtungen
veränderlich
ist, und die Größe des Zwischenraums
wirkt, um die Menge der Auspuffgase, die auf die Turbine wirken,
zu steuern, und dadurch die Drehgeschwindigkeit der Turbine genau
zu steuern und dadurch die Menge an Luft, die durch den Verdichter
durch den Auslaß zu
dem Motor geleitet wird, aufweist.
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Der veränderliche Turbolader der vorliegenden
Erfindung ist in der Lage, eine übliche
Lageranordnung zu verwenden, und er ist auch in der Lage, Gasverlust
im Bereich der Leitschaufeln im Wesentlichen zu beseitigen.
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Der veränderliche Turbolader der vorliegenden
Erfindung kann derart sein, daß das
Ende des Kolbens einen Flansch hat, der sich radial auswärts erstreckt
und der mit Schlitzen zum Aufnehmen der Leitschaufeln versehen ist.
Der Flansch auf dem Ende des Kolbens bildet einen Steuerring, der über die
Leitschaufeln arbeitet. Indem man den Flansch benutzt, werden die
Auspuffgase genauer durch die Leitschaufeln auf die Turbine geführt. Somit
erlaubt es der Flansch, daß die
Wirkungsweise des variablen Turboladers erhöht wird. Druck auf die Rückfläche des
Flansches hilft, den Kolben in einer geschlossenen Stellung zu halten,
so daß eine
kleiner dimensionierte Steuereinrichtung verwendet werden kann. Gasverlust
durch die Schlitze wo die Leitschaufeln angeordnet sind ist bei
dem veränderlichen
Turbolader der vorliegenden Erfindung kein Problem, da der Gasdruck
der selbe auf beiden Seiten des Flansches ist. Während der Verwendung des veränderlichen Turboladers
wird, wenn sich eine Kohlenablagerung auf den Leitschaufeln aufbaut,
dann diese fortgereinigt während
der Flansch auf dem Kolben sich vor- und rückwärts über die Leitschaufeln bewegt.
Gasverlust wird verhindert, wenn der Kolben in seiner geschlossene
Stellung ist. Wenn der Kolben in seiner geschossenen Stellung ist,
ist die empfindlichste Zeit für
Gasverlust, Jedoch, mit dem veränderlichen
Turbolader der vorliegenden Erfindung werden alle die Gase genau
durch die Leitschaufeln, den Hitzeschild und den Flansch geführt, wie
erforderlich.
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Der veränderliche Turbolader kann einen
Hitzeschild zum Abschirmen der Lageranordnung von Hitze von den
Auspuffgasen aufweisen. Der Hitzeschild kann ein ringförmiger Hitzeschild
sein. Alternativ kann der Hitzeschild ein scheibenförmiger Hitzeschild
mit einem äußeren Ringbereich,
einem inneren Wandbereich, und einer Öffnung durch den inneren Wandbereich
sein.
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Die festen Leitschaufeln können auf
dem Hitzeschild angebracht sein.
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Der veränderliche Turbolader der vorliegenden
Erfindung kann einen Einsatz, der in dem Gehäuse angeordnet ist, enthalten,
und kann solch einer sein, in dem die Leitschaufeln auf dem Einsatz angebracht
sind. Wenn der veränderliche
Turbolader den Einsatz enthält,
dann kann oder kann auch nicht der Flansch vorhanden sein, je nach
Wunsch.
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Der Einsatz kann ein entfernbarer
Einsatz sein, der aus dem Gehäuse
entfernbar ist, wobei der entfernbare Einsatz derart ist, daß der den
Zusammenbau des veränderlichen
Turboladers erleichtert.
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Der entfernbare Einsatz kann durch
eine Feder in seiner Stellung gehalten werden. Die Feder kann derart
sein, daß sie
eine Dichtung zum Verhindern von Gasverlust aus der Kammer, die
die Turbine umgibt, bildet. Die Feder kann vorteilhaft für die Herstellung
und den Zusammenbau des veränderlichen Turboladers
dadurch sein, daß sie
die Toleranzanforderungen vermindert.
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Falls gewünscht, kann der Einsatz ein nicht-entfernbarer
Einsatz sein, der nicht aus dem Gehäuse entfernbar ist.
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Der veränderliche Turbolader kann einer sein,
in dem der Kolben durch eine Bohrung in dem Einsatz hindurchgeht.
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Der veränderliche Turbolader kann einer sein,
in dem die festen Leitschaufeln an einem Teil des Gehäuses angebracht
sind, der der Lageranordnung benachbart ist, und der einen Ausgang
aus einer Kammer festlegt.
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Vorteilhafterweise hat der Kolben
einen ersten Anschlag um eine Dichtung gegen eine passende Oberfläche zu bilden,
um dadurch Verlust der Auspuffgase zwischen dem Anschlag und der
passenden Oberfläche
zu verhindern. Die passende Oberfläche kann eine passende Oberfläche auf
einem Teil des Gehäuses
sein. Alternativ kann die passende Oberfläche eine passende Oberfläche auf
einem Einsatz in einem Teil eines Gehäuses sein.
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Der veränderliche Turbolader kann ein
solcher sein, bei dem der Kolben einen zweiten Anschlag hat um mit
dem Ende der Leitschaufeln in Eingriff zu geraten, wodurch er den
Zwischenraum einstellt, wenn der Kolben sich in seiner geschlossenen Stellung
befindet.
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Der veränderliche Turbolader kann einen dichtenden
Ring zum Bilden einer Hilfs-Dichtung zum Verhindern von Verlust
von jeglichen der Auspuffgase, die zwischen dem ersten Anschlag
und der passenden Oberfläche
hindurchgehen, einschließen.
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Die Steuereinrichtung kann ein Gabelteil, das
mit dem Kolben auf zwei entgegengesetzten Seiten verbunden ist,
einschließen.
Alternativ kann die Steuereinrichtung ein U-förmiges Teil, das mit dem Kolben
auf einer Fläche
des Kolbens verbunden ist, einschließen.
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Der veränderliche Turbolader kann einer sein,
in dem die Schlitze offene Schlitze sind, die sich von einem Umfang
des Flansches nach innen erstrecken, oder geschlossene Schlitze
in dem Flansch.
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Die Steuereinrichtung wird eine elektronische
Steuereinrichtung sein, die als Teil eines Motorführungssteuersystems
wirkt. Das Steuersystem kann auch eine Steuereinrichtung mit luft-
oder öl-betätigtem Stellglied
im Zusammenwirken mit dem Motorführungssystem
verwenden.
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Der veränderliche Turbolader kann eine
solcher sein, bei dem die Kammer ein Ausströmraum ist. Verschiedene Arten
von Kammern können
angewandt werden, z.B. mit verschiedenen Querschnittsformen.
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Ausführungsformen der Erfindung
werden jetzt ausschließlich
als Beispiele, und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
beschrieben, worin:
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1 ein
Querschnitt durch einen ersten veränderlichen Turbolader mit einem
Kolben in einer geschlossenen Stellung ist;
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2 ein
Schnitt wie 1 aber durch
einen zweiten veränderlichen
Turbolader und mit einem Kolben in einer voll geöffneten Stellung ist;
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3 ein
Schnitt wie 1 aber durch
einen dritten veränderlichen
Turbolader und mit einem Kolben in einer geschlossenen Stellung
ist;
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4 ein
Schnitt wie 1 aber durch
einen vierten veränderlichen
Turbolader und mit einem Kolben in einer geschlossenen Stellung
ist;
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5 ein
Schnitt wie 1 aber durch
einen fünften
veränderlichen
Turbolader und mit einem Kolben in einer geschlossenen Stellung
ist;
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6 eine
Seitenansicht des ersten, in 1 gezeigten,
Turboladers ist und die Steuereinrichtungen, die ein Gabelteil haben,
das mit dem Kolben an zwei entgegengesetzten Seiten des Kolbens verbunden
ist, erläutert;
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7 ein
Schnitt durch den Hitzeschild, der in dem ersten veränderlichen
Turbolader der 1 gezeigt
ist, ist;
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8 eine
Endansicht des in 7 gezeigten
Hitzeschildes ist;
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9 der
Schnitt durch einen Kolben , der gleich dem in 5 gezeigten Kolben ist, aber der zur
Benutzung mit Steuereinrichtungen der Art, wie sie in 1, 2 und 6 gezeigt
ist, bestimmt ist, ist;
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10 eine
Endansicht eines Flanschteils des in 9 gezeigten
Kolbens, wobei der Flansch Schlitze für Leitschaufeln hat, ist;
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11 eine
Endansicht eines Steuerrings, der an dem Ende eines Kolbens befestigt
ist, wobei der Steuerring Schlitze hat, die sich von einem Umfang
des Steuerrings nach innen erstrecken, ist;
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12 eine
Endansicht eines Steuerrings, wo die Schlitze völlig innerhalb des Steuerrings
sind, ist;
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13 eine
Seitenansicht des in 1 und 2 gezeigten Kolbens ist,
und erläutert,
wie der in 11 und 12 gezeigte Steuerring an
den Kolben angepaßt
werden kann;
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14 ein
Schnitt durch einen sechsten veränderlichen
Turbolader der vorliegenden Erfindung ist;
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15 ein
Schnitt durch einen siebten veränderlichen
Turbolader der vorliegenden Erfindung ist;
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16 ein
Schnitt durch einen achten veränderlichen
Turbolader der vorliegenden Erfindung ist;
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17 ein
Schnitt durch einen neunten veränderlichen
Turbolader der vorliegenden Erfindung ist;
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18 eine
Seitenansicht des, in dem in 14–16 gezeigten Turbolader verwendeten,
Kolbens ist; und
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19 eine
Endansicht des Kolbens, wie er in 18 gezeigt
ist, ist.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist dort ein veränderlicher Turbolader 2 gezeigt,
der ein Gehäuse 4, einen
Verdichter 6, der in dem Gehäuse 4 drehbar angebracht
ist, und eine Turbine 8, die auch in dem Gehäuse 4 drehbar
angebracht ist, aufweist. Der veränderliche Turbolader 2 weist
auch einen ersten Einlaß 10 auf,
um es Luft zu ermöglichen,
zum Verdichter 6 geführt
zu werden, und einen Auslaß 12,
um es Luft aus dem Verdichter 6 zu ermöglichen, zu einem Motor (nicht
gezeigt) geleitet zu werden.
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Der veränderliche Turbolader 2 hat
einen zweiten Einlaß 14 um
es zu ermöglichen,
daß Auspuffgase
vom Motor zu der Turbine 8 geleitet werden, um die Turbine 8 zu
drehen. Eine Kammer 16 erstreckt sich um die Turbine 8 herum
und empfängt
die Auspuffgase von dem zweiten Einlaß 14 bevor die Auspuffgase
zur Turbine 8 geleitet werden.
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Eine Lageranordnung 18 erlaubt
die Drehung der Turbine 8. Ein Hitzeschild 20 ist
vorgesehen um die Lageranordnung 18 vor der Hitze aus den Auspuffgasen
abzuschirmen.
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Der veränderliche Turbolader 2 weist
feste Leitschaufeln 22 auf, die in der Kammer 16 angebracht
sind, und die dazu dienen, die Auspuffgase genau auf die Turbine 8 zu
richten. Ein Kolben 24 ist zwischen den festen Leitschaufeln 22 und
der Turbine positioniert. Der Kolben 24 ist ein gleitbarer
Kolben. Steuereinrichtungen 26 steuern die gleitende Bewegung
des Kolbens 24.
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Der Kolben 24 hat ein Ende 28,
das dem Hitzeschild 20 benachbart ist. Dieses Ende 28 ist
von dem Hitzeschild durch einen Zwischenraum 30 beabstandet. 1 zeigt den Kolben 24 in
einer geschlossenen Stellung, in der der Zwischenraum 30 sich
in seinem engsten Zustand befindet. Die Größe des Zwischenraumes 30 ist
veränderlich
in Abhängigkeit vom
Gleiten des Kolbens 24. Das Gleiten des Kolbens 24 ist
unter der allgemeinen Steuerung der Steuereinrichtungen 26.
Die Größe des Zwischenraumes 30 wirkt,
um die Menge der Auspuffgase, die auf die Turbine 8 wirken,
zu steuern, und steuert dadurch genau die Drehgeschwindigkeit der
Turbine 8 und dadurch die Menge von Luft, die durch den
Kompressor durch den Auslaß 12 zu
der Turbine geleitet wird.
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Wie in 1 gezeigt,
weist der veränderliche Turbolader 2 auch
eine Welle 32 auf, auf der die Turbine 8 und der
Verdichter 6 angebracht sind. Der Verdichter 6 ist
an einem Endbereich 34 mit vermindertem Durchmesser der
Welle 32 durch eine Mutter 36 befestigt, die sich
auf einen mit Schraubengewinde versehenen Bereich 38 auf
dem Endbereich 34 der Welle 32 aufschraubt.
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Die Turbine 8 hat einen
mittleren Körperbereich 40 und
Leitschaufeln 42. Der Verdichter 6 hat einen mittleren
Körperbereich 44 und
Leitschaufeln 46.
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Verdichtete Luft aus dem Verdichter 6 geht längs eines
Diffusor-Durchgangs 48 in eine Kammer 50 in der
Form einer Ausströmkammer
(volute), wie gezeigt. Die Kammer 16, die die Auspuffgase
an die Turbine 8 übergibt,
ist auch in der Form einer Volute, wie gezeigt.
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Schrauben 52, die auf Scheiben 54 lagern, sichern
eine rückwärtige Platt 56 an
einem Teil des Gehäuses 4,
das für
den Verdichter 6 bestimmt ist. Schrauben 58 gehen
in die Lageranordnung 18 hinein, um die rückwärtige Platte 56 in
Stellung zu halten.
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Die Lageranordnung 18 hat
eine Ölaufnahme 60 um Öl für die Lageranordnung 18 zu
liefern. Auch vorgesehen ist in Öluablaß 62.
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Schrauben 64 wirken auf
eine Klemmplatte 66 um die Lageranordnung 18 an den Teil
des Gehäuses 4,
der für
die Turbine 8 bestimmt ist, anzuklemmen.
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Der Kolben 24 gleitet gegen
einen Einsatz 68, wie gezeigt. Der Einsatz kann aus einem
korrosionsfesten Material hergestellt sein, in Abhängigkeit von
dem Material, das für
das Gehäuse 4 benutzt wird.
Das Gehäuse 4 kann
grundsätzlich
als ein dreiteiliges Gehäuse
betrachtet werden, das ein Turbinengehäuse 4A, ein Verdichtergehäuse 4B und
ein Lagergehäuse 4C aufweist.
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Die Steuereinrichtungen 26 haben
eine Luftaufnahme 70 um ein Betätigungsglied 72 zu
steuern. Eine Membran (nicht gezeigt) in dem Betätigungsglied 72 wird
durch die Luft beaufschlagt. Die Luftaufnahme wird durch eine elektronische
Steuereinrichtung (nicht gezeigt) gesteuert. Die Bewegung der Membran
verursacht die Bewegung eines Arms 74. Der Arm 74 schwenkt
eine Stange 76 (s. 6).
Die Stange 76 ist, wie am besten in 6 gezeigt ist, mit einer Gabeleinrichtung 78 verbunden,
die ein paar Arme 80, 82 hat, wobei jeder Arm 80, 82 ein
Anordnungsglied 84 hat. Jedes Anordnungsglied 84 liegt
in einer Ausnehmung 86 wie in 1 gezeigt.
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Wie aus 1 ersehen werden kann, sind die festen
Leitschaufeln 22 auf dem Hitzeschild 20 angebracht.
In einer alternativen Ausführungsform der
Erfindung können
die festen Leitschaufeln 22 auf einem Teil des Gehäuses 4,
der gegenüber
dem Hitzeschild 20 ist und der einen Ausgang aus der Kammer 16 festlegt,
angebracht sein.
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Der Kolben 24 hat einen
Anschlag 88 um eine Dichtung gegen eine passende Oberfläche 90 zu
bilden, und dadurch Verlust der Auspuffgase zwischen dem Anschlag 88 und
der passenden Oberfläche 90 zu
verhindern. Wie in 1 gezeigt
ist die passende Oberfläche 90 als
ein Teil des Gehäuses 4 ausgebildet.
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Das Vorsehen des Anschlages 88 und
der passenden Oberfläche 90 kann
ausreichend sein, um den Verlust der Auspuffgase zwischen dem Anschlag 88 und
der passenden Oberfläche 90 zu
verhindern. Als eine gesonderte Vorsichtsmaßnahme gegen den Verlust der
Auspuffgase ist eine Dichtung 94 vorgesehen. In 1 ist die Dichtung 94 in
einem Einsatz 96 in einem Teil des Gehäuses 4 vorgesehen.
Die Dichtung 94 ist in der Form eines Dichtringes und sie
wirkt somit, um eine Hilfs-Dichtung zu bilden, um Verlust von jeglichen
der Auspuffgase, die zwischen dem Anschlag 88 und der passenden Oberfläche 90 hindurch
gehen könnten,
zu verhindern.
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Das Ende 28 des Kolbens 24 hat
einen Flansch 91. Der Flansch 91 erstreckt sich
radial nach außen
wie gezeigt. Der Flansch 91 ist mit Schlitzen (in 1 nicht gezeigt) um die
Leitschaufeln 22 aufzunehmen versehen.
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Der in 1 gezeigte
Hitzeschild 20 ist ein scheibenförmiger Hitzeschild mit einem äußeren Ringbereich 93 und
einem Innenwandbereich 95. Der Innenwandbereich 95 hat
eine Öffnung 97,
durch den die Turbine 8 hindurch geht.
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2 ist
ein Schnitt durch einen zweiten veränderlichen Turbolader 99.
Der zweite veränderliche Turbolader 99 ist
dem in 1 gezeigten veränderlichen
Turbolader 2 ähnlich
und ähnliche
Teile sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, zur Erleichterung
des Vergleichs und des Verständnisses.
In 2 ist ersichtlich,
daß das
Hitzeschild 20 den Innenwandbereich 95 nicht aufweist.
In 2 ist auch ersichtlich,
daß der
Kolben 24 in seiner offenen Stellung gezeigt ist, statt
in seiner geschlossenen Stellung wie in 1 gezeigt.
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3 zeigt
einen dritten veränderlichen
Turbolader 101. 4 zeigt
einen vierten veränderlichen
Turbolader 103. 5 zeigt
eine fünften
veränderlichen
Turbolader 105. Der der in 3 gezeigte veränderliche
Turbolader 101, der in 4 gezeigte 103,
und der in 5 gezeigte 105,
ist dem in 1 gezeigten
veränderlichen
Turbolader 2, und dem in 2 gezeigten 99 ähnlich. Ähnliche
Teile wurden wiederum mit den gleichen Bezugszeichen zur Erleichterung
des Vergleichs und des Verständnisses versehen.
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In 3 wird
der veränderliche
Turbolader 101 durch Steuereinrichtungen 27 betätigt, die
den Steuereinrichtungen 26 ähnlich sind. Die Steuereinrichtungen 27 sind
geformt wie in 3, 4 und 5 gezeigt, und sie verbinden sich durch
drei Arme 29 mit einem Kolben 31, wie in 3 gezeigt, oder mit einem
Kolben 33, wie in 4 gezeigt,
oder mit einem Kolben 35 wie in 5 gezeigt. Die Arme 29 verbinden
sich mit einer Welle 37, die sich mit dem Betätigungsglied 72 verbindet.
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In 3 sind
die Leitschaufeln 22 als Teile des Hitzeschildes 20 gegossen.
In 4 sind die Leitschaufeln 22 auf
einen Einsatz 107 gegossen. Der Kolben 33 arbeitet
gegen den Einsatz 107 wie in 4 gezeigt.
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In 5 ist
der Flansch 91 mit einem Rückkehrbereich 109 versehen,
der in einer Nut 111 wie gezeigt aufgenommen wird.
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In 1 ist
der Flansch 91 in der geschlossenen Stellung gezeigt, wobei
der Kolben 24 durch die Steuereinrichtungen 26 bewegt
worden ist. Die Wegstrecke des Kolbens 24 zu seiner geschlossenen
Stellung wird durch einen Haltebereich 113 auf dem Kolben 24 angehalten. 2 zeigt den Kolben 24 in
der offenen Stellung. 3 zeigt
den Kolben 31 in der geschlossenen Stellung, wobei die
schließende
Bewegung des Kolbens 31 angehalten worden ist, wenn ein
Anhaltebereich 115 des Kolbens 31 mit den Enden
der Schaufeln 22 in Eingriff gelangt. In 4 gelangt ein Anhaltebereich 117 auf
den Kolben 33 mit einem Flansch 119 auf dem Einsatz 107 in
Eingriff, um die Einwärtsbewegung
des Kolbens 33 anzuhalten. In 5 gelangt ein Anhaltebereich 121 mit
den Enden der Leitschaufel 22 in Eingriff, um die Einwärtsbewegung
des Kolben 35 anzuhalten. 4 zeigt
auch eine Gestaltung mit keinem Hitzeschild, wobei die Leitschaufeln
auf den Einsatz 107 gegossen sind. Um die Lageranordnung
kühl zu
halten, ist ein Wasserkühlmantel 129 vorgesehen,
mit einem Wasserdurchgangsweg 131.
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6 ist
eine Endansicht des in 1 gezeigten
Turboladers 2 und erläutert
mehr im Einzelnen die Anordnung des Betätigungsgliedes 72.
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7 und 8 zeigen den Hitzeschild 20.
Der Hitzeschild 20 hat feste Leitschaufeln 22.
Der Hitzeschild 20 hat auch einen äußeren Ringbereich 93,
der in seiner Form ähnlich
dem in 2 gezeigtem Hitzeschild 20 ist.
Jedoch hat der Hitzeschild 20 auch den Innenwandbereich 95,
der zusätzliche
Hitze abschirmende Einrichtungen für die Lageranordnung 18 schafft.
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9 und 10 zeigen einen Kolben 104,
der gleich dem in 5 gezeigtem
Kolben 35 ist, aber der die in 1 gezeigten Steuereinrichtungen 26 benutzt.
Obwohl dies nicht in 9 gezeigt
ist, kann der Kolben 104 mit einem Zapfen versehen sein,
um die Drehung des Kolbens 104 während der Benutzung des veränderlichen
Turboladers anzuhalten. 9 zeigt
auch den Kolben 104 mit einer Nut 86 versehen,
um die in 6 gezeigte
Gabeleinrichtung 78 anzuschließen. 10 ist eine Endansicht des Kolbenflansches,
und zeigt die Schlitze für
die Leitschaufeln.
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11 zeigt
eine Gestaltung für
einen Kolbenflansch 121. Schlitze 123 sind in
den Flansch 121 von dem äußeren Umfang des Flansches 121 wie
gezeigt eingeschnitten. Diese Gestaltung kann ein wirtschaftlicher
Weg sein, den Flansch 121 herzustellen. Der Flansch 121 kann
als getrennter Ring ausgebildet sein, der an dem Rest des Kolbens 24 durch
eine Schweißnaht 125 wie
in 13 gezeigt, befestigt sein
kann. Alternativ kann die Schweißnaht 125 gehämmert oder
eine Schraube sein. 12 zeigt
wie die Schlitze 127 alternativ gänzlich in dem Flansch 121 ausgebildet
sein können.
Wiederum kann der in 12 gezeigte
Flansch 121 als ein getrennter Ring zur Anbringung an den
Rest des Kolbens 24, wie in 13 gezeigt,
ausgebildet sein.
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Unter Bezugnahme jetzt auf 14–18 wurden ähnliche
Teile wie vorhergehende Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen
zur Erleichterung des Vergleichs und des Verständnisses. In 14 ist ein veränderlicher Turbolader 150 mit
einem Einsatz 122, auf dem die festen Leitschaufeln 22 angebracht
sind, gezeigt. Der Einsatz 152 ist aus dem Turbinengehäuse 4 entfernbar.
Eine Scheibenfeder 144 wird verwendet, um den Einsatz 152 wie
in 14 gezeigt nach links
zu drücken
und über
und gegen die Lagerordnung 18. Die Scheibenfeder 154 wird
auch als eine Dichtung um Gasverlust zu verhindern benutzt.
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Wie auch in 14 gezeigt, wird ein Anschlag in der
Form eines Anschlagringes 156 verwendet, um den Anfangszwischenraum 30 über dem Turbinenrad
festzulegen. Der Anschlagring 156 liegt gegen eine kleine
Lippe 158 auf dem Kolben 24 an. Der Anschlagring 156 kann
punktgeschweißt,
gekrimmt oder sonstwie in seiner Stellung gehalten sein. Wenn der
Anschlagring 156 gegen die Lippe 158 festgelegt
ist, kann dann der Anschlagring 156 allen Gasverlust am
Hindurchgehen durch den Kolben 24 verhindern, wenn der
Kolben 24 in der geschlossenen Stellung ist und somit,
wenn der Kolben 24 gegen den Einsatz 152 gedrückt wird.
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Der in 14 gezeigte
veränderliche
Turbolader 150 ermöglicht
es dem Kolben 24, dem Einsatz 152 und dem Anschlagring 156 als
ein Zusammenbau in das Turbinengehäuse eingebaut zu werden. Die
Scheibenfeder 154 wirkt auch als eine Dichtung um Gasverlust,
am Hindurchgehen durch den Ausströmraum des veränderlichen
Turboladers 150 zu verhindern, so daß alle Gase auf das Turbinenrad verwendet
werden und somit die Wirkungsweise verbessert wird.
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15 zeigt
einen veränderlichen
Turbolader 160, der gleich dem in 14 gezeigten veränderlichen Turbolader 150 ist.
Bei dem veränderlichen Turbolader 160 hat
die Lageranordnung 18 ein Hitzeschild 20, um zu
helfen, daß sich
im Lagerbereich Hitze aufbaut. Diese besondere Gestaltung kann bei
einem veränderlichem
Turbolader verwendet werden, der so gestaltet ist, daß er heißer als
gewöhnlich läuft. 15 zeigt auch die Benutzung
einer Dichtung 162 indem Einsatz 152. Die Dichtung 162 dient zum
Verhindern von Gasverlust, wenn der Kolben 24 sich in seiner
offenen Stellung befindet.
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Wie sowohl in 14 wie in 15 gezeigt, verhindert
der Anschlagring 156 jeglichen Gasverlust, der am Kolben 24 vorbeigeht,
wenn der Kolben 24 sich in seiner geschlossenen Stellung
befindet, da dies der schwierigste Teil des Arbeitsbereiches des Turboladers
ist um eine gute Wirkungsweise zu erreichen.
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16 zeigt
einen veränderlichen
Turbolader 164, der gleich dem veränderlichen Turbolader 150 und 160 ist.
Wie in 16 gezeigt, hat
der veränderliche
Turbolader 164 einen Einsatz 152 mit den festen
Leitschaufeln 22. Jedoch hat dieser Einsatz 152 Schraubengewinde 166,
die es ermöglichen, daß der Einsatz 152 in
das Turbinengehäuse 4 geschraubt
wird. Die Schraubengewinde 166 liefern eine Dichtfunktion,
während
sie zur gleichen Zeit ermöglichen,
daß der
Einsatz 152 in das Turbinengehäuse 4A in Stellung
angeordnet wird. Die Verwendung der Schraubengewinde 166 ermöglicht es auch,
daß der
Zusammenbau des Einsatzes 152, des Kolbens 54 und
des Anschlagringes 156 in das Turbinengehäuse 4A als
eine einzige Einheit geschraubt wird.
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Unter Bezugnahme nun auf 17 ist dort ein veränderlicher
Turbolader 168 gezeigt, der einen Einsatz 152,
Leitschaufeln 22, einen Kolben 24 und einen Flansch 170 hat.
Der Kolben 24 hat auch einen Anschlagring 172,
der wie gezeigt mit einer Nut 174 gestaltet ist. Der Anschlagring 172 wird
benutzt, um es einem Gabelteil 78 zu ermöglichen,
mit dem Anschlagring 172 verbunden zu werden und den Kolben 24 und
den Anschlagring 172 in dem veränderlichen Turbolader 168 zu
bewegen. Der Anschlagring 172 legt den Zwischenraum 30 fest,
wenn der Kolben 24 in seiner geschlossenen Stellung ist.
Wenn der Betätigen 72 die
Steuerstange 74 bewegt, bewegt dies wiederum ein Gabel 78,
die die Bewegung des Kolbens 24 steuert. Der in 17 gezeigte veränderliche
Turbolader 168 ermöglicht
es, daß heiße Gase daran
gehindert werden, auf das Gabelteil 78 und seine zugehörigen Teile
zu wirken, indem er einen längeren
Kolben 24 hat. Wie in 17 gezeigt,
wirkt dieser längere
Kolben 24 um das Gabelglied 78 von den heißen Gasen
abzuschirmen.
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17 zeigt
auch, daß das
Turbinengehäuse 4 maschinell
bearbeitet ist, um einen Luftzwischenraum oder -spalt 178 zu
schaffen. Der Luftspalt 178 ist zwischen der Lageranordnung 18 und
dem Turbinengehäuse 4A positioniert.
Mit dieser Anordnung ist ein Hitzeschild nicht erforderlich, weil
das Turbinengehäuse 4A auch
als ein Hitzeschild wirkt. Die Gestaltung des in 17 gezeigten veränderlichen Turboladers 168 erlaubt
es ebenfalls, daß der Kolben 24,
der Einsatz 152 und der Anschlagring 172 in das
Turbinengehäuse 4A als
ein Zusammenbau eingepaßt
werden. 17 zeigt ferner
die Benutzung von Klammern 179 um das Turbinengehäuse 4A an
die Lageranordnung 18 anzuklammern.
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18 und 19 zeigen den in dem in 14, 15 und 16 gezeigten
veränderlichen
Turbolader benutzten Kolben 24. Wie aus 18 gesehen werden kann, gibt es Arme 180,
die die Steuerstange 182 halten, die den Betätiger anschließt, der
den Kolben 24 bewegt. Ebenfalls in 18 gezeigt ist die Stufe 158 für den Anschlagring 156,
so daß,
wenn der Anschlagring 156 gegen die Stufe 158 festgelegt
wird und in seiner Stellung geeignet befestigt wird, z.B. durch
Schweißen
oder Krimpen, der Gasverlust gestoppt wird, wenn der Kolben 24 sich
in seiner geschlossen Stellung befindet. Auch dieser Kolben 24 kann
als eine einzige Einheit geprägt
oder geformt sein, so daß der
Kolben und der Flansch als ein Teil hergestellt sind.
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19 erläutert am
besten wie die Schlitze 184 für die Leitschaufeln 22 Schlitze
mit offenem Ende sind. Bei einem veränderlichen Turbolader der Erfindung
mit einem Flansch am Ende des Kolbens, und bei dem die Leitschaufeln
durch die Schlitze in den Flansch gehen, kann die Wirkungsweise
des veränderlichen
Turboladers erheblich verbessert werden. Auch hält der Flansch die Leitschaufeln
sauber, wenn er sich entlang der Leitschaufeln bewegt. Die Leitschaufeln
und die Schlitze verhindern eine Drehung des Kolbens. Wo der veränderliche
Turbolader der vorliegenden Erfindung einen Einsatz verwendet, wird
dann der Einsatz mit den Leitschaufeln eingesetzt, um Gase zu dem
Turbinenrad zu führen.
Der Einsatz ermöglicht
es, daß der
Kolben innerhalb der Bohrung des Einsatzes zwischen den Leitschaufeln und
dem Turbinenrad arbeitet. Die Verwendung eines entfernbaren Einsatzes,
der aus dem Turbinengehäuse
entfernbar ist, läßt den Zusammenbau
des Kolben in das Turbinengehäuse
des veränderlichen Turboladers
hinein zu. Der veränderliche
Turbolader ist wohl einzigartig in seiner Benutzung einer Feder um
den Einsatz zu halten und Gasverlust zu verhindern, in seiner Benutzung
eines Einsatzes, der in das Turbinengehäuse geschraubt ist und der
es erlaubt, daß die
Kolbenanordnung als eine Einheit in dem Turbinengehäuse zusammengebaut
wird, in der Benutzung eines Einsatzes der entfernbar ist, um es
zu ermöglichen,
daß ein
Teil einer Kolbenanordnung gegen den Einsatz abdichtet um Gasverlust
zu verhindern, und in der Benutzung eines Einsatzes, der entfernbar
ist und der es ermöglicht,
daß sich
ein Teil einer Kolbenanordnung an einer Seite des Einsatzes anordnet
um den Zwischenraum des Endes des Kolbens über dem Turbinenrad festzulegen.
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Die verschiedenen Abwandlungen des
veränderlichen
Turboladers der vorliegenden Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen
gezeigt sind, können
wirksam arbeiten und wirtschaftlich hergestellt werden. Der Zwischenraum
oder Spalt 30 kann durch den gleitenden Kolben 24 verändert werden. Wo
ein Flansch auf dem Ende des Kolbens verwendet wird, dann bildet
der Flansch einen Steuerring, der über die Leitschaufeln gleitet.
Indem man den Flansch benutzt, werden die Auspuffgase genauer durch
die Leitschaufeln auf die Turbine geführt. Somit ist die Wirkungsweise
des veränderlichen
Turboladers verbessert. Druck auf die rückwärtige Fläche des Flansches hilft, den
Kolben in einer geschlossenen Stellung zu halten, so daß kleiner
dimensionierte Steuereinrichtungen verwendet werden können. Gasverlust
durch die Schlitze wo die Leitschaufeln angeordnet sind ist kein
Problem bei dem veränderlichen
Turbolader der vorliegenden Erfindung, weil der Gasdruck auf beiden
Seiten des Steuerringes der gleiche ist. Während der Benutzung des veränderlichen
Turboladers, wenn eine Kohlenstoffablagerung sich auf den Leitschaufeln
aufbaut, dann wird sie weggereinigt, während der Flansch des Kolbens
sich über
die Leitschaufel vorwärts
und rückwärts bewegt, wobei
die Schaufeln durch die Schlitze in dem Flansch gehen. Gasverlust
wird verhindert, wenn der Kolben in seiner geschlossenen Stellung
ist. Wenn der Kolben in seiner geschlossenen Form ist, ist dies die
empfindlichste Zeit für
Gasverlust. Jedoch, bei dem veränderlichen
Turbolader vorliegender Erfindung werden die Gase genau durch die
Leitschaufeln, den Hitzeschild und den Flansch geführt, um
auf die Turbine wie erforderlich zu wirken.
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Es muß zur Kenntnis genommen werden, daß die oben
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung nur als Beispiele gegeben wurden, und daß Abwandlungen
durchgeführt
werden können. Somit
kann z. B. die Form der Kammern 16 und 50 geändert werden.
Auch kann sich die Anzahl der Leitschaufeln ändern, und die Dichtringe können benutzt oder
nicht benutzt werden, wie gewünscht.
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ZUSAMMENFASSUNG (auch
Teil der Offenbarung)
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Veränderliche Turbolader-Vorrichtung
(2), mit einem Gehäuse
(4), einem Verdichter (6), der in dem Gehäuse (4)
drehbar angebracht ist, einer Turbine (8), die in dem Gehäuse (4)
drehbar angebracht ist, einem ersten Einlaß (10), um es Luft
zu ermöglichen,
zum Verdichter geleitet zu werden, einem Auslaß (12), um es Luft
aus dem Verdichter zu ermöglichen,
zu einem Motor geleitet zu werden, einem zweiten Einlaß (14)
um es Auspuffgasen vom Motor zu ermöglichen, zu der Turbine (8)
geleitet werden, um die Turbine (8) zu drehen, einer Kammer
(16) die die Turbine (8) umgibt und die die Auspuffgase
von dem zweiten Einlaß (14)
empfängt
bevor die Auspuffgase zur Turbine (8) geleitet werden,
und einer Lageranordnung (18) um die Drehung der Turbine
(8) zu erlauben, wobei der veränderliche Turbolader (2)
aufweist feste Leitschaufeln (22), die in der Kammer (16) angebracht
sind, und die dazu dienen, Auspuffgase genau auf die Turbine (8)
zu richten, einen Kolben (24), der gleitbar ist und der
zwischen den Leitschaufeln und der Turbine (8) positioniert
ist, und Steuereinrichtungen (26), die mit dem Kolben (24)
verbunden sind und die dazu dienen, die gleitende Bewegung des Kolbens
(24) zu steuern, wobei der Kolben (24) ein Ende
(28) hat, das der Lageranordnung (18) am nächsten ist
und einen Zwischenraum (30) bildet, wobei die Größe des Zwischenraumes
(30) veränderlich
in Abhängigkeit
vom Gleiten des Kolbens (24) unter der Steuerung der Steuereinrichtungen
(26) ist und die Größe des Zwischenraumes
(30) wirkt, um die Menge der Auspuffgase, die auf die Turbine
(8) wirken, zu steuern, und dadurch genau die Drehgeschwindigkeit
der Turbine (8) und dadurch die Menge von Luft, die durch
den Kompressor durch den Auslaß (12)
zu der Turbine geleitet wird, steuert, und wobei das Ende (28)
des Kolbens (24) derart ist, daß es einen Flansch (91)
hat, der sich radial auswärts
erstreckt und der mit Schlitzen (123, 127) zum
Aufnehmen der Leitschaufeln (22) versehen ist.
(Hierzu 1)