DE202018106027U1

DE202018106027U1 - Verdichter

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Publication number: DE202018106027U1
Application number: DE202018106027.9U
Authority: DE
Original assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-05-13
Anticipated expiration: 2028-02-10
Also published as: DE102018218208A1

Abstract

Verdichter (1) zum Verdichten von Ladeluft für einen Verbrennungsmotor,
- wobei der Verdichter (1) einen von Ladeluft in Axialrichtung (6) durchströmbaren Ladelufteinlass (5) aufweist, in dem eine Verstellvorrichtung (7) zum Anpassen eines Durchmessers (D_EIN) des Ladelufteinlasses (5) festgelegt ist,
- wobei die Verstellvorrichtung (7) eine ringförmige radial angeordnete Führungsanordnung (8) und mehrere in der Führungsanordnung (8) verschiebbar gelagerte Blendenelemente (11) aufweist,
- wobei die Blendenelemente (11) durch die Führungsanordnung (8) in wenigstens zwei Schließstellungen senkrecht zur Axialrichtung (6) verstellbar sind, und
- wobei in den jeweiligen Schließstellungen der Durchmesser (D_EIN) des Ladelufteinlasses (5) unterschiedlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenelemente (11) in einer gemeinsamen radialen Blendenebene (12) angeordnet sind und in den jeweiligen Schließstellungen in Umfangsrichtung (25) aneinander anliegen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichter zum Verdichten von Ladeluft für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch einen Abgasturbolader mit einer Turbine und mit dem Verdichter.
Verdichter sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt und werden zum Verdichten von Ladeluft in einem Verbrennungsmotor eingesetzt. Der Verdichter weist dabei einen Einlasskanal auf, durch den die Ladeluft hindurchströmt. Kennfelder des Verdichters werden dabei überwiegend durch die Geometrie des Verdichters bestimmt. Die Geometrie des Verdichters und des Einlasskanals sind üblicherweise konstant und dadurch sind die Pumpgrenze und die Stopfgrenze in dem Verdichter vorgegeben. Durch die konstante Geometrie des Verdichters ist somit der Arbeitsbereich des Verdichters begrenzt.
Zum Verschieben oder zum Erweitern der Pumpgrenze und der Stopfgrenze sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Lösungen bekannt. Diese schlagen ein Anpassen des Durchmessers des Einlasskanals in dem Verdichter vor. Dabei wirkt sich insbesondere eine Verschiebung der Pumpgrenze zu kleineren Massenströmen positiv auf das LET-Verhalten (Low-End-Torque-Verhalten) des Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug aus, wodurch das Ansprechverhalten des Motors verbessert und auch der Kraftstoffverbrauch reduziert werden können.
So offenbaren beispielweise JP 5 223 642 B2 und EP 3 043 045 A2 jeweils eine Verstellvorrichtung zum Anpassen des Durchmessers des Einlasskanals, die in dem Einlasskanal verdrehbar angeordnet ist und ähnlich einer Klappe wirkt. Dabei ist bei der offenen Verstellvorrichtung der Durchmesser des Einlasskanals nicht reduziert, während bei der geschlossenen Verstellvorrichtung der Durchmesser des Einlasskanals reduziert ist. Nachteiligerweise weisen diese Verstellvorrichtungen nur zwei einstellbare Zustände auf. Ferner können die offenen Verstellvorrichtungen das Durchströmen der Ladeluft in dem Einlasskanal behindern. In EP 3 043 045 A2 ist auch eine alternative Lösung vorgeschlagen, in der mehrere Segmente der Verstellvorrichtung radial in dem Einlasskanal verstellbar sind. Die einzelnen Segmente können jedoch die Luftströmung in dem Einlasskanal negativ beeinflussen und zu unerwünschten Schwingungen und Schallemissionen in dem Verdichter führen, wenn die Verstellvorrichtung nicht vollständig geöffnet oder geschlossen ist.
In dem Vortrag „Turboladerverdichter mit variablem Einlass zur Realisierung hocheffizienter Antriebskonzepte“ von Continental Automotive GmbH auf der 10. MTZ-Fachtagung ist eine weitere Lösung offenbart, die eine Verstellvorrichtung mit drei zueinander verschiebbaren Verschlusssegmenten offenbart. Die verschiebbaren Verschlusssegmente können in der Umfangsrichtung aufeinander geschoben werden, um dadurch den Durchmesser des Einlasskanals anzupassen. Nachteiligerweise liegen die Verschlusssegmente aneinander, so dass in Umfangsrichtung des Einlasskanals unterschiedliche Totvolumen erzeugt werden. Dies kann zum Entstehen von Turbulenzen in der Luftströmung führen, was das Verdichterrad unnötig belastet und zu unerwünschten Schwingungen und Schallemissionen in dem Verdichter führt.
DE 10 2010 026 176 B4 , DE 10 2011 121 996 A1 , DE 10 2013 003 418 A1 und US 9 683 484 B2 umgehen diese Nachteile, indem eine Innenfläche des Einlasskanals durch jeweils eine Verstellvorrichtung angepasst wird. Die Verstellvorrichtungen bestehen dabei aus mehreren Streifen, die axial nebeneinander angeordnet die Innenfläche des Einlasskanals bilden. Der Anstellwinkel der Streifen relativ zu dem Einlasskanal kann verändert werden, wodurch der Durchmesser des Einlasskanals angepasst werden kann. Nachteiligerweise sind diese Verstellvorrichtungen fertigungstechnisch sehr komplex und damit auch kostenintensiv. Ferner erfordern diese Lösungen einen zusätzlichen Bauraum, der öfters nicht zur Verfügung steht.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Verdichter der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der insbesondere die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein gattungsgemäßer Verdichter ist zum Verdichten von Ladeluft für einen Verbrennungsmotor geeignet und weist einen von Ladeluft in Axialrichtung durchströmbaren Ladelufteinlass auf. In dem Ladelufteinlass ist eine Verstellvorrichtung zum Anpassen eines Durchmessers des Ladelufteinlasses festgelegt. Die Verstellvorrichtung weist dabei eine ringförmige, am Ladelufteinlass radial angeordnete Führungsanordnung und mehrere in der Führungsanordnung verschiebbar gelagerte Blendenelemente auf. Die Blendenelemente sind durch die Führungsanordnung in wenigstens zwei Schließstellungen senkrecht zur Axialrichtung verstellbar, wobei in den jeweiligen Schließstellungen der Durchmesser des Ladelufteinlasses unterschiedlich ist. Erfindungsgemäß sind die Blendenelemente in einer gemeinsamen radialen Blendenebene angeordnet und liegen in den wenigstens zwei Schließstellungen in Umfangsrichtung aneinander an.
In den jeweiligen Schließstellungen ist der Durchmesser des Ladelufteinlasses radial verringert, so dass die Ladeluftströmung bzw. der durchströmbare Querschnitt reduziert ist. Auf diese Weise können die Pumpgrenze zu kleineren Massenströmen verschoben und dadurch das Ansprechverhalten des Motors verbessert sowie der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung kann dabei grundsätzlich unendlich viele Schließstellungen aufweisen, die sich zwischen einer maximalen Schließstellung und einer minimalen Schließstellung einstellen. Dabei ist der Durchmesser des Ladelufteinlasses in der maximalen Schließstellung minimal und in der minimalen Schließstellung maximal. Die Blendenelemente sind dabei durch die Führungsanordnung senkrecht zur Axialrichtung und folglich innerhalb der Blendenebene verlagerbar. Ferner liegen die jeweiligen Blendenelemente erfindungsgemäß in Umfangsrichtung aneinander an und sind in einer gemeinsamen radialen - also senkrecht zur Axialrichtung verlaufenden - Blendenebene angeordnet. Insbesondere können dadurch Turbulenzen in der Luftströmung und dadurch auch unerwünschte Schwingungen und Schallemissionen in dem Verdichter und eine hohe instationäre Belastung von Schaufeln eines Verdichterrads verhindert werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung ist vorgesehen, dass die Blendenelemente in der jeweiligen Schließstellung radial eine im Wesentlichen geschlossene ringförmige Blendenfläche mit einer zentralen Strömungsöffnung zum Durchströmen von Ladeluft bilden. Die im Wesentlichen geschlossene ringförmige Blendenfläche verhindert ein Durchströmen der Ladeluft zwischen den einzelnen Blendenelementen, so dass Turbulenzen in der Luftströmung reduzierbar sind. Angestrebt ist eine vollständig oder zumindest weitgehend geschlossene ringförmige Blendenfläche. Dabei bedeutet „im Wesentlichen geschlossen“ in diesem Zusammenhang insbesondere, dass fertigungsbedingte Spalte zwischen den jeweiligen aneinander anliegenden Blendenelementen vernachlässigbar gering sind. Die geschlossene ringförmige Blendenfläche ist radial in dem Lufteinlass und die Strömungsöffnung ist zweckgemäß mittig in dem Ladelufteinlass angeordnet, so dass die Ladeluft durch die Strömungsöffnung mittig durch den Ladeladelufteinlass durchströmen kann. Vorteilhafterweise kann die Strömungsöffnung der geschlossenen ringförmigen Blendenfläche in den jeweiligen Schließstellungen kreisrund oder annähernd kreisrund sein. Um die kreisrunde oder annähernd kreisrunde Strömungsöffnung zu realisieren, kann die Anzahl der Blendenelemente in der Verstellvorrichtung beispielweise zwischen 5 und 15 liegen. Grundsätzlich kann jedoch die Anzahl der Blendenelemente beliebig sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Form der Blendenelemente in der Verstellvorrichtung entsprechend angepasst sein. Durch die im Wesentlichen kreisrunde Strömungsöffnung können Turbulenzen in der Luftströmung vorteilhafterweise reduziert werden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Blendenelement beidseitig mit seinen Seitenflächen an jeweils einer Seitenfläche des benachbarten Blendenelements verschiebbar anliegt, so dass die Blendenelemente in der jeweiligen Schließstellung die im Wesentlichen geschlossene ringförmige Blendenfläche bilden. Das jeweilige Blendenelement besitzt in der Blendenebene eine Umlaufkontur, die in der Blendenebene seitlich entlang des jeweiligen Blendenelements in einer Umlaufrichtung umläuft und dabei das jeweilige Blendenelement einfasst. Die vorstehend genannten Seitenflächen des jeweiligen Blendenelementes sind durch Abschnitte dieser Umlaufkontur gebildet. Die Seitenflächen können quer zur Umlaufrichtung beispielweise flach und in Axialrichtung ausgerichtet sein - also senkrecht zur Blendenebene verlaufen. Alternativ können die Seitenflächen quer zur Umlaufrichtung auch gewölbt oder zur Axialrichtung geneigt sein. Um ein Verschieben der Blendenelemente aneinander beim Verstellen der Verstellvorrichtung in die jeweilige Schließstellung zu ermöglichen, können die jeweiligen beiden Seitenflächen des jeweiligen Blendenelements benachbart sein und insbesondere an einem radial innenliegenden Ende des jeweiligen Blendenelements ineinander übergehen. Ferner können die jeweiligen beiden Seitenflächen, insbesondere an besagtem innenliegenden Ende, unter einem Anschlusswinkel kleiner 90° aneinander anschließen. Vorteilhafterweise können die jeweiligen aneinander verschiebbar anliegenden Seitenflächen der benachbarten Blendenelemente in der Umlaufrichtung beziehungsweise in der Blendenebene zumindest bereichsweise geradlinig sein oder einen identischen Krümmungsradius aufweisen. Dadurch ist insbesondere ein Abgleiten der jeweiligen Seitenflächen der benachbarten Blendenelemente aneinander und ein Anpassen der kreisrunden Strömungsöffnung bei der geschlossen bleibenden Blendenfläche möglich.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Verstellvorrichtung ist vorgesehen, dass die Führungsanordnung einen Tragring und einen Verstellring aufweist, die radial in dem Ladelufteinlass und relativ zueinander verdrehbar aneinander angeordnet sind, wobei durch ein Verdrehen des Tragrings und/oder des Verstellrings relativ zueinander die Blendenelemente in die jeweiligen Schließstellungen verstellbar sind. So kann beispielweise der Tragring in dem Ladelufteinlass stoff-, kraft- oder formschlüssig festgelegt sein und der Verstellring an dem Tragring durch eine Aktuatoranordnung relativ zum Lufteinlass und somit zum Tragring verdrehbar sein. Alternativ kann der Tragring auch integral in dem Ladelufteinlass ausgebildet sein. Vorteilhafterweise können dann die Blendenelemente zwischen dem Tragring und dem Verstellring angeordnet und an diesen verschiebbar gelagert sein. Beispielsweise können die Blendenelemente flächig axial am Tragring und am Verstellring anliegen.
Zum Verlagern der Blendenelemente durch die Führungsanordnung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das jeweilige Blendenelement an einer ersten in der Blendenebene liegenden beziehungsweise dazu parallel verlaufenden Schließfläche einen Verstellstift und an einer der ersten Schließfläche gegenüberliegenden Schließfläche einen Tragstift aufweist. Die beiden Schließflächen bilden die beiden Axialseiten des jeweiligen Blendenelements. Die beiden Schließflächen können durch die Umlaufkontur, welche die vorstehend genannten Seitenflächen aufweist, das jeweilige Blendenelement umschließen und formen. Der Tragstift kann dann in einer Traglangnut des Tragrings und der Verstellstift in einer Verstelllangnut des Verstellrings in diesen verschiebbar angeordnet sein. Alternativ kann das jeweilige Blendenelement an einer ersten in der Blendenebene liegenden Schließfläche eine Verstelllangnut und an einer der ersten Schließfläche gegenüberliegenden Schließfläche eine Traglangnut aufweisen. Entsprechend können dann ein Tragstift des Tragrings in der Traglangnut und ein Verstellstift des Verstellrings in der Verstelllangnut in diesen verschiebbar angeordnet sein. Das jeweilige Blendenelement liegt dann mit der ersten Schließfläche an dem Verstellring und mit der zweiten Schließfläche an dem Tragring an. Beim Verdrehen des Tragrings und des Verstellrings relativ zueinander können der jeweilige Tragstift in der entsprechenden Traglangnut und der jeweilige Verstellstift in der entsprechenden Verstelllangnut geführt werden, wodurch die Blendenelemente in der Blendenebene aneinander verschoben und in die jeweilige Schließstellung verstellt werden. Vorteilhafterweise sind die jeweiligen Blendenelemente zwischen dem Tragring und dem Verstellring stufenlos verlagerbar und dadurch auch quasi unendlich viele Schließstellungen in der Verstellvorrichtung erreichbar. Die Blendenelemente liegen dabei in den jeweiligen Schließstellungen in Umfangsrichtung aneinander an, so dass Turbulenzen in der Luftströmung und dadurch auch unerwünschte Schwingungen und Schallemissionen in dem Verdichter verhindert werden.
Vorteilhafterweise können durch ein Verdrehen des Verstellrings und/oder des Tragrings relativ zueinander die Blendenelemente tangential zu dem Verstellring und/oder zu dem Tragring bewegbar sein. Die Traglangnut und die Verstelllangnut können dann in Umfangsrichtung ausgerichtet sein, so dass die Blendenelemente tangential in diesen geführt werden können. Vorteilhafterweise können die Traglangnut und/oder die Verstelllangnut jeweils einen Führungswinkel zur Umlaufrichtung der Führungsanordnung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Traglangnut und/oder die Verstelllangnut geradlinig oder bogenförmig ausgestaltet sein. Unabhängig von ihrer Ausgestaltung sind die Traglangnut an den Tragstift und die Verstelllangnut an den Verstellstift derart angepasst, dass ein Verklemmen des Tragstifts in der Traglangnut und des Verstellstifts in der Verstelllangnut verhindert ist.
Zusammenfassend sind in dem erfindungsgemäßen Verdichter die Blendenelemente in einer gemeinsamen radialen Blendenebene angeordnet und liegen ferner in den jeweiligen Schließstellungen in Umfangsrichtung aneinander an. Dadurch kann die ringförmige geschlossene Blendenfläche mit der Strömungsöffnung gebildet werden, durch die Ladeluft durchströmbar ist. In dem erfindungsgemäßen Verdichter können Turbulenzen in der Luftströmung und dadurch auch unerwünschte Schwingungen und Schallemissionen in dem Verdichter verhindert werden.
Die Erfindung betrifft auch einen Abgasturbolader mit einer Turbine und mit einem Verdichter, der wie oben beschrieben ausgestaltet ist. Dabei sind Turbine und Verdichter antriebsmäßig gekoppelt, so dass im Betrieb des Turboladers die Turbine den Verdichter antreibt.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine teilweise Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verdichters mit einem Verdichterrad und mit einer Verstellvorrichtung;
2 eine Schnittansicht des in 1 gezeigten Verdichters;
3 und 4 Ansichten eines Blendenelements in einer ersten Ausführungsform in der in 1 gezeigten Verstellvorrichtung;
5 und 6 Ansichten eines Blendenelements in einer zweiten Ausführungsform in der in 1 gezeigten Verstellvorrichtung;
7 eine Ansicht eines Tragrings in der in 1 gezeigten Verstellvorrichtung;
8 und 9 Ansichten eines abweichend ausgestalteten Verstellrings in der in 1 gezeigten Verstellvorrichtung;
10 eine Ansicht der in 1 gezeigten Verstellvorrichtung in einer minimalen Schließstellung;
11 eine Ansicht der in 1 gezeigten Verstellvorrichtung in einer maximalen Schließstellung.

1 zeigt eine teilweise Schnittansicht und 2 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verdichters 1. Der Verdichter 1 weist ein Verdichtergehäuse 2 mit einem Einlasskanal 3 und mit einem Verdichterrad 4 auf. Der Einlasskanal 3 führt zu einem Ladelufteinlass 5, der vor dem Verdichterrad 4 angeordnet und von Ladeluft in Axialrichtung 6 durchströmbar ist. Im vorliegenden Zusammenhang ist diese Axialrichtung 6 durch eine Rotationsachse 21 definiert, um die das Verdichterrad 4 drehbar im Verdichtergehäuse 2 angeordnet ist. Die Axialrichtung 6 erstreckt sich parallel zur Rotationsachse 21. Im Allgemeinen erstreckt sich die Radialrichtung senkrecht zur Axialrichtung 6, liegt also in einer senkrecht zur Axialrichtung 6 verlaufenden Ebene. Im Speziellen steht die Radialrichtung senkrecht auf der Rotationsachse 21. Die Umfangsrichtung 25 läuft um die Rotationsachse 21 um und ist in den 10 und 11 als Doppelpfeil angedeutet. In dem Ladelufteinlass 5 ist eine Verstellvorrichtung 7 zum Anpassen eines Durchmessers DEIN des Ladelufteinlasses 5 festgelegt. Die Verstellvorrichtung 7 weist dabei eine ringförmige radial angeordnete Führungsanordnung 8 mit einem Verstellring 9 und mit einem Tragring 10. Der Tragring 10 ist an dem Ladelufteinlass 5 festgelegt und der Verstellring 9 verdrehbar an dem Tragring 10 gelagert.
Zwischen dem Verstellring 9 und dem Tragring 10 sind mehrere identische Blendenelemente 11 angeordnet, die in der Führungsanordnung 8 verschiebbar gelagert sind. Die Führungsanordnung 8 kann durch ein Verdrehen des Verstellrings 9 relativ zu dem Tragring 10 die Blendenelemente 11 in unendlich viele Schließstellungen verstellen, wobei in den jeweiligen Schließstellungen der Durchmesser DEIN des Ladelufteinlasses 5 unterschiedlich ist. Die unendlich viele Schließstellungen stellen sich dabei zwischen einer maximalen Schließstellung und einer minimalen Schließstellung ein, wobei der Durchmesser DEIN des Ladelufteinlasses in der maximalen Schließstellung minimal und in der minimalen Schließstellung maximal ist. In 1 und 2 sind die Blendenelemente 11 in die minimale Schließstellung verlagert, so dass der Ladelufteinlass 5 den maximalen Durchmesser DEIN aufweist.
Erfindungsgemäß sind die Blendenelemente 11 in einer gemeinsamen radialen Blendenebene 12 angeordnet, die sich senkrecht zur Axialrichtung 6 erstreckt, und liegen in den jeweiligen Schließstellungen in Umfangsrichtung 25 aneinander an. Die Blendenelemente 11 bilden radial eine geschlossene ringförmige Blendenfläche 13 mit einer annähernd kreisrunden Strömungsöffnung 14 zum Durchströmen von Ladeluft in Axialrichtung 6. Die Strömungsöffnung 14 ist dabei bündig zu dem Ladelufteinlass 5 angeordnet, so dass in der minimalen Schließstellung - wie in 1 und 2 gezeigt ist - ein Durchmesser D_ÖFN der Strömungsöffnung 14 dem Durchmesser DEIN des Ladelufteinlasses 5 entspricht. Beim Verlagern der Blendenelemente 11 durch die Führungsanordnung 8 aus der in 1 und in 2 gezeigten minimalen Schließstellung wird der Durchmesser D_ÖFN der Strömungsöffnung 14 verringert und dadurch der Ladelufteinlass 5 teilweise verschlossen und der Durchmesser DEIN des Ladelufteinlasses 5 verringert.
Weitere Einzelheiten zum Aufbau der Verstellvorrichtung 7 werden im Folgenden anhand 3 bis 11 näher erläutert.
3 und 4 zeigen Ansichten des einzelnen Blendenelements 11 in einer ersten Ausführungsform. Das Blendenelement 11 weist an einer ersten Schließfläche 15a einen Verstellstift 16 und an einer der ersten Schließfläche 15a gegenüberliegenden Schließfläche 15b einen länglichen Tragstift 17 auf. Der Verstellstift 16 wirkt dabei mit dem Verstellring 9 zusammen und der Tragstift 17 mit dem Tragring 10 zusammen. Die Blendenfläche 13 der Verstellvorrichtung 7 ist durch die jeweiligen Schließflächen 15a gebildet, die in der Verstellvorrichtung 7 radial ausgerichtet sind. Das Blendenelement 11 weist ferner zwei benachbarte Seitenflächen 18a und 18b auf, die unter einem Anschlusswinkel α kleiner 90° aneinander anschließen. Das Blendenelement 11 ist dabei annähernd dreieckig ausgeformt. Mit den Seitenflächen 18a und 18b liegt das Blendenelement 11 an den benachbarten Blendenelementen 11 der Verstellvorrichtung 7 an.
Im Einzelnen besitzt das jeweilige Blendenelement 11 in der Blendenebene 12 eine Umlaufkontur 22, die in der Blendenebene 12 seitlich entlang des jeweiligen Blendenelements 11 in einer in den 3 bis 6 durch einen Doppelpfeil angedeuteten Umlaufrichtung 23 umläuft und dabei das jeweilige Blendenelement 11 einfasst. Die vorstehend genannten Seitenflächen 18a und 18b des jeweiligen Blendenelementes 11 sind durch voneinander abgewandte Abschnitte dieser Umlaufkontur 22 gebildet. Die Seitenflächen 18a und 18b sind bei den gezeigten Beispielen quer zur Umlaufrichtung 23 flach beziehungsweise eben und in Axialrichtung 6 ausgerichtet, so dass sie senkrecht zur Blendenebene 12 verlaufen. Das jeweilige Blendenelement 11 weist von dem Verstellstift 16 beziehungsweise von dem Tragstift 17 beabstandet ein in dem Einbauzustand radial innenliegendes Ende 24 auf. An dem innenliegenden Ende 24 läuft die Umlaufkontur 22 spitz zu. An dem innenliegenden Ende 24 gehen die Seitenflächen 18a und 18b ineinander über.
5 und 6 zeigen Ansichten des Blendenelements 11 in einer zweiten Ausführungsform. Abweichend zu dem Blendenelement 11 in 3 und 4 ist hier der Tragstift 17 des Blendenelements 11 durch zwei Einzelstifte 17a und 17b geformt. Im Übrigen entspricht das hier gezeigte Blendenelement 11 dem in 3 und 4 gezeigten Blendenelement 11. Die Blendenelemente 11 in der ersten und in der zweiten Ausführungsform sind in der Verstellvorrichtung 7 gegeneinander auswechselbar, ohne dass ein Anpassen übriger Elemente der Verstellvorrichtung 7 notwendig ist.
7 zeigt eine Ansicht des Tragrings 10 der Führungsanordnung 8 in der Verstellvorrichtung 7. Der Tragring 10 weist für jeden der Blendenelemente 11 jeweils eine Traglangnut 19 auf. Die Traglangnut 19 ist geradlinig ausgestaltet und unter einem Führungswinkel β₁ zur Umfangsrichtung 25 des Tragrings 10 ausgerichtet. In der jeweiligen Traglangnut 19 ist der entsprechende Tragstift 17 eines der Blendenelemente 11 verschiebbar angeordnet, so dass der Tragring 10 mit den jeweiligen Blendenelementen 11 zusammenwirken kann.
8 zeigt eine Ansicht des Verstellrings 9 in einer ersten Ausführungsform. Der Verstellring 9 weist für jeden der Blendenelemente 11 jeweils eine Verstelllangnut 20 auf. Die Verstelllangnut 20 ist geradlinig ausgestaltet und unter einem Führungswinkel β₂ zur Umfangsrichtung 25 des Verstellrings 9 ausgerichtet. In der jeweiligen Verstelllangnut 20 ist der entsprechende Verstellstift 16 eines der Blendenelemente 11 verschiebbar angeordnet, so dass der Verstellring 9 mit den jeweiligen Blendenelementen 11 zusammenwirken kann.
In 9 ist eine Ansicht des Verstellrings 9 in einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Abweichend zu dem Verstellring 9 in 8 ist die jeweilige Verstelllangnut 20 bogenförmig ausgestaltet. Im Übrigen entspricht der hier gezeigte Verstellring 9 dem in 8 gezeigten Verstellring 9. Die Verstellringe 9 in der ersten und in der zweiten Ausführungsform sind in der Verstellvorrichtung 7 gegeneinander auswechselbar, ohne dass ein Anpassen übriger Elemente der Verstellvorrichtung 7 notwendig ist.
10 zeigt eine verstellringseitige Ansicht der Verstellvorrichtung 7 in der minimalen Schließstellung. In 11 ist eine verstellringseitige Ansicht der Verstellvorrichtung 7 in der maximalen Schließstellung gezeigt. Die nicht sichtbaren Teile des Tragrings 10 und der Blendenelemente 11 sind mit dünneren Linien angedeutet. In der Verstellvorrichtung 7 liegen die Blendenelemente 11 in der Blendenebene 12 mit den Seitenflächen 18a und 18b in Umfangsrichtung 25 aneinander an. Die Schließflächen 15a der jeweiligen Blendenelemente 11 bilden dabei die geschlossene ringförmige Blendenfläche 13 mit der Strömungsöffnung 14. Die Blendenelemente 11 sind zwischen dem Verstellring 9 und dem Tragring 10 verschiebbar gelagert, wobei der Verstellstift 16 in der entsprechenden Verstelllangnut 20 und der Tragstift 17 in der entsprechenden Traglangnut 19 verschiebbar angeordnet sind.
Beim Verdrehen des Verstellrings 9 relativ zu dem Tragring 10 wirken die Blendenelemente 11 mit dem Verstellring 9 und mit dem Tragring 10 zusammen. Dabei werden der Verstellstift 16 entlang der entsprechenden Verstelllangnut 20 und der Tragstift 17 entlang der Traglangnut 19 geführt. Die benachbarten Blendenelemente 11 gleiten an den aneinander anliegenden Seitenflächen 18a und 18b aneinander ab und der Durchmesser D_ÖFN der Strömungsöffnung 14 - und entsprechend der Durchmesser DEIN des Ladelufteinlasses 5 - wird je nach der Drehrichtung des Verstellrings 9 an dem Tragring 10 vergrößert oder verringert. Dadurch sind unendlich viele Schließstellungen zwischen der minimalen Schließstellung - wie in 10 gezeigt ist - und der maximalen Schließstellung - wie in 11 gezeigt ist - einstellbar.
Unabhängig von der eingestellten Schließstellung liegen die Blendenelemente 11 der Verstellvorrichtung 7 mit den Seitenflächen 18a und 18b in Umfangsrichtung 25 aneinander an. Die Blendenfläche 13 ist geschlossen und die Strömungsöffnung 14 ist annähernd kreisrund. Vorteilhafterweise können dadurch Turbulenzen in der Luftströmung und dadurch auch unerwünschte Schwingungen und Schallemissionen in dem Verdichter 1 verhindert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5223642 B2 [0004]
EP 3043045 A2 [0004]
DE 102010026176 B4 [0006]
DE 102011121996 A1 [0006]
DE 102013003418 A1 [0006]
US 9683484 B2 [0006]

Claims

Verdichter (1) zum Verdichten von Ladeluft für einen Verbrennungsmotor, - wobei der Verdichter (1) einen von Ladeluft in Axialrichtung (6) durchströmbaren Ladelufteinlass (5) aufweist, in dem eine Verstellvorrichtung (7) zum Anpassen eines Durchmessers (D_EIN) des Ladelufteinlasses (5) festgelegt ist, - wobei die Verstellvorrichtung (7) eine ringförmige radial angeordnete Führungsanordnung (8) und mehrere in der Führungsanordnung (8) verschiebbar gelagerte Blendenelemente (11) aufweist, - wobei die Blendenelemente (11) durch die Führungsanordnung (8) in wenigstens zwei Schließstellungen senkrecht zur Axialrichtung (6) verstellbar sind, und - wobei in den jeweiligen Schließstellungen der Durchmesser (D_EIN) des Ladelufteinlasses (5) unterschiedlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenelemente (11) in einer gemeinsamen radialen Blendenebene (12) angeordnet sind und in den jeweiligen Schließstellungen in Umfangsrichtung (25) aneinander anliegen.
Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenelemente (11) in der jeweiligen Schließstellung radial eine geschlossene ringförmige Blendenfläche (13) mit einer Strömungsöffnung (14) zum Durchströmen von Ladeluft bilden.
Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsöffnung (14) der geschlossenen ringförmigen Blendenfläche (13) in den jeweiligen Schließstellungen kreisrund oder annähernd kreisrund ist.
Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Blendenelement (11) beidseitig mit seinen Seitenflächen (18a, 18b) an jeweils einer Seitenfläche (18a, 18b) des benachbarten Blendenelements (11) verschiebbar anliegt, so dass die Blendenelemente (11) in der jeweiligen Schließstellung die geschlossene ringförmige Blendenfläche (13) bilden.
Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen beiden Seitenflächen (18a, 18b) des jeweiligen Blendenelements (11) benachbart sind und unter einem Anschlusswinkel (a) kleiner 90° aneinander anschließen.
Verdichter nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen aneinander verschiebbar anliegenden Seitenflächen (18a, 18b) der benachbarten Blendenelemente (11) zumindest bereichsweise geradlinig sind oder einen identischen Krümmungsradius aufweisen.
Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsanordnung (8) einen Tragring (10) und einen Verstellring (9) aufweist, die radial in dem Ladelufteinlass (5) und verdrehbar aneinander angeordnet sind, wobei durch ein Verdrehen des Tragrings (10) und/oder des Verstellrings (9) relativ zueinander die Blendenelemente (11) in die jeweiligen Schließstellungen verstellbar sind.
Verdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenelemente (11) zwischen dem Tragring (10) und dem Verstellring (9) angeordnet und an diesen verschiebbar gelagert sind.
Verdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, - dass das jeweilige Blendenelement (11) an einer ersten in der Blendenebene (12) liegenden Schließfläche (15a) einen Verstellstift (16) und an einer der ersten Schließfläche (15a) gegenüberliegenden Schließfläche (15b) einen Tragstift (17) aufweist, und - dass der Tragstift (17) in einer Traglangnut (19) des Tragrings (10) und der Verstellstift (16) in einer Verstelllangnut (20) des Verstellrings (9) in diesen verschiebbar angeordnet sind.
Verdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, - dass das jeweilige Blendenelement (11) an einer ersten in der Blendenebene (12) liegenden Schließfläche (15a) eine Verstelllangnut (20) und an einer der ersten Schließfläche (15a) gegenüberliegenden Schließfläche (15b) eine Traglangnut (19) aufweist, und - dass ein Tragstift (17) des Tragrings (10) in der Traglangnut (19) und ein Verstellstift (16) des Verstellrings (9) in der Verstelllangnut (20) in diesen verschiebbar angeordnet sind.
Verdichter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, - dass die Traglangnut (19) und/oder die Verstelllangnut (20) jeweils einen Führungswinkel (β₁, β₂) zur Umlaufrichtung der Führungsanordnung (8) aufweisen, und/oder - dass die Traglangnut (19) und/oder die Verstelllangnut (20) geradlinig oder bogenförmig ausgestaltet sind.
Verdichter nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Verdrehen des Tragrings (10) und/oder des Verstellrings (9) relativ zueinander die Blendenelemente (11) tangential zu dem Tragring (10) und/oder zu dem Verstellring (9) bewegbar sind.
Verdichter nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragring (10) in dem Ladelufteinlass (5) stoff-, kraft- oder formschlüssig festgelegt oder integral ausgebildet ist.
Abgasturbolader mit einer Turbine und mit einem Verdichter, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgestaltet ist.