DE7033081U

DE7033081U - Turbinengehaeuse.

Info

Publication number: DE7033081U
Application number: DE7033081U
Authority: DE
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1969-09-04
Filing date: 1970-09-04
Publication date: 1972-07-13
Also published as: CA931078A; DE2044026A1; FR2060833A5; SE368259B; GB1281774A; ZA705852B; US3614259A; BE755769A

Description

DSUING. F. WUESTHOFF - eXÜNCHENSO DR-E-T-FECHMAXIi βΟΗΜΓΜΟΕΗβΤΠΛίΙβΕ 3

ί DR. ING. D. BEHRENS ««.«ro« «Mil» «Γ sosi

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G 70 33 081.3 U.Z. 1G-38 497

Beschreibung zu der Gebrauchsmusteranmeldung

Cummins Engine Company, Inc. Columbus, Indiana, USA

"betreffend Turbinengehäuse

Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse für einen Turbinenläufer mit einer Mehrzahl über den Umfang verteilter Schaufeln, das einen den Turbinenläufer umschließenden, mittels einer sich la wesentlichen radial erstreckenden Trennwand in zwei Teile unterteilten Spiralgehäuseabschnitt, der mit den Lücken zwischen den Läuferschaufeln in Verbindung steht, sowie einen sich etwa tangential erstreckenden, ebenfalls durch die Trennwand unterteilten Einlaßabschnitt umfaßt, in dem ein Stellglied angeordnet ist.

Bei einem bekannten Turbinengehäuse dieser Bauart (GB-PS 925 984) ist das Stellglied von einem Schließkörper eines Ventils gebildet, dessen Sitz an einer Öffnung in der Trennwand ausgebildet ist. Der Schließkörper ist wahlweise in geöffnete oder geschlossene Stellung bringbar. In geöffneter Stellung fließt das die Turbine antreibende Druckmittel, z.B. bei einem Turbolader

das Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, durch beide Teile des Einlaßabschnittes zu dem Turbinenläufer, während das Druckmittel bei geschlossenem Ventil nur durch einen Teil des Einlaßabschnittes mit größerer Geschwindigkeit fließt. Es lassen sich also bei dem bekannten Turbinengehäuse nur zwei Geschwindigkeiten einstellen.

Es ist auch schon ein Turbinengehäuse mit zwei Einlaßabschnltten bekannt, über die das Druckmittel zum Zwecke der Drehrichtungsumkehr wahlweise einleitbar ist (US-PS 2 800 297)*

Der Erfindung liegt die Aufgebe zugrunde, ein Turbinengehäuse der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß der Turbinenläufer wahlweise mit drei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten betrieben werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß das Stellglied derart in drei Stellungen einstellbar in dem Einlaßabschnitt angeordnet ist, daß das Druckgas zur Verstellung der Turbinendrehzahl wahlweise in den einen Teil oder den anderen Teil oder in beide Teile des Einlaßabschnitts einleitbar ist, und daß das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche und dem sich von der Achse des Gehäuses zum Hittelpunkt der Querschnittsfläche erstreckenden Radius bei den beiden Teilen unterschiedlich ist.

Wäre das Verhältnis zwischen Querschnittsfläche und Radius bei beiden Teilen gleich, so ließe sich in jedem Einlaßabschnitt nur ein und dieselbe Geschwindigkeit des Druckmittels am Umfang des Turbinenläufers erzielen. Dadurch,daß das genannte Verhältnis unterschiedlich ist, ist auch die Geschwindigkeit in jedem Einlaßabschnitt unterschiedlich. Durch Schließen wahlweise eines Teiles der beiden Einlaßabschnitte mittels des Stellgliedes lassen sich also zwei unterschiedliche Druckmittelgeschwindigkeiten

einstellen. Die dritte Geschwindigkeit wird dadurch eingestellt, daß das Stellglied in eine beide Teile des Einlaßabschnitts öffnende Stellung gebracht wird.

Zweckmäßig ist das Stellglied eine schwenkbar gelagerte Klappe. Die Schwenkachse der Klappe ist dabei vorteilhafterweise* in einer Ebene mit der Trennwand an deren stromaufwärts gelegenem Ende im Einlaßabschnitt angeordnet.

Eine konstruktive Ausbildung der beschriebenen Klappe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe als Platte gestaltet 1st und. ihre Schwenkachse am stromabwärts gelegenen Ende der Klappe angeordnet ist.

— 703388113.7.72

Öle Erfindung ynnA vorteilhafte Elnselhelten «erden Is folgenden an Hand echccatischer Zeichnungen an Aus* futucungebeispielen naher erläutert·

He» i ist eine axiale Ansieht eines Turbinengehäuse· gemäß der Erfindung· , . .

HLg. 2 1st ein Schnitt längs der Linie 2-2 in flg. i und läßt die Besiehung swiscihen dem»Turbinengehäuse und des •«gehörigen Turbinenläuf ererkennen·

Fig. 3 seigt die rechte Seite des in Fig· 1 dargestellt r ten Turbinengehauses·

, 71g· 4 1st eine teilweise als Schnitt geselchnete axiale Ansicht eines «eiteren erf indungsgeaäßen Turbinengehäuses, das des Turbinengehäuse nach Fig. 1 ähnelt·

Hg, 5 let ein Schnitt längs der Linie 5-5 In Fig. 4.

Ue erwähnt, sieht die Erfindung eis neuartiges Turbinengehäuse sub Zufuhren eines Gasstroms au einem Turbine::» läufer vor· Sas is folgenden naher beschriebene Turbinengehäuse uafaßt einen Spiralgehauseteil« der den Lauf eruogibt, •inen sich Ia tangentialer Sichtung an den Spiralgehäuseteil anschließenden TA χΛ η BBbsclmltf? und **f ^ιλλρ ringforsigezt, sich verengenden Abschnitt sub Einleiten des von des Spiralgehäu— •eftbsc&nitt abgegebenen G. sstross In die Lücken «wischen des Schaufeln des Turbinenläuf era derart, daß der Läufer angetrieben wird· Im Inneren de· Gehäuses ist eine Trennwand vorgesehen, die den Spiralgehäuseabschnitt in swei Seile unterteilt, «eiche sich bezüglich ihres Badlus von der Achse des Gehäuses bis sub Mittelpunkt ihrer Querschnittsfläche unterscheiden; dies· Trennwand hat in Besiehung sur Achs· de· Turbineng·· haus·· Innerhalb des Spiralgehäuseteila eine konische Porrn· Der der Gehäuseachse benachbarte innere Band der Trennwand 1st im wesentlichen as äußeren Sand der ringförmigen Yerei angeordnet, und mindestens auf einer Seit· abgeschrägt, um •la Ablösen des Gasstroms von den landen dar Verengung su

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verhindern· I_n dent £inlaßabechnitt let die Trennwand eo ge* daS «le tion eines in rechten Winkel sur Gelcaseachee

verlaufenden Absdhnitt

in den in den Spxralgehanaeab-

acbnitt angeordneten konischen Abschnitt übergeht·

Sex einer vurünrungsfora der Erfindung ist da* Turbinengehäuse so ausgebildet, daß die Inpulse der von swel ver«· •chledenen Zylindergruppen eines der Turbine zugeordneter Terbrennunganotor» abgegebenen 6. sströne ausgenutzt «erden« so daB die Turbine als Inpulsturbine arbeitet· Hierbei sind die beiden Teile des unterteilten Turbinengehäuses so gestaltet« daB sie getrennte Strdste von pulsierendem Abgas aufnehmen, die ¹VOIi den sugehSrlgen Zylindergruppen des JSotors abgegeben werden, und dafi diese Abgaestroniiipulse auf einen Turbinenläufer übertragen «erden, ohne daB sich irgendwie beoerJcenswerte finergievexluste ergeben, und ohne daB die Abgaaetroee nachteilig beeinflußt werden» Ua öle Turbine in «Leser Weise su betreiben, wird der eine Teil des unterteilten Einlasses nit einer Gruppe von Zylindern des k'otora and der andere Teil des Einlasses nit ύ»τ anderen Gruppe von Xotonyllndern verbunden· Die Gruppen von Z; lindern sind so ϊ, daB die durch eine Zylinderexuppe erzeugten Abgee-

tticht in gleichen Zeitpunkt der Verengung des Gehäuses zugeführt werden, in dem ihr die Abgaeetroninpulee aut anderen Zjlindergxuppe sugofShrt werden·

Bei einer anderen iusTunruncsfom der Erfindung ist Aas Tnrbinengehanso so gestaltet, daB die Turbine als alt variabler Brehxshl arbeitende Turbine betrieben werde kann· Xn dleseai Fall sind in den Einlaßabecnnitt Happenventilsdttel angeordnet, die eine Fortsetzung der Trennwand bilden

dasu dienen, dan von den Zylindern des Qotors abgegebenen AbgaestroB je nach der Stellung der Tentilalttel deu einen •der den anderen Teil oder beiden Teilen des Gehäuses susu— IShren· Die Tentilslttel sind so eingerichtet, dafi sie von einer Seite des BinlaSabschnitts des Gehausee sur anderen Seite geschwenkt werden können, ua das Stronen von Ibgaaen

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durch den einen oder anderen der beiden Genau eeteile sa verhindern, und d&fi sie in den Einlaßabschnitt im eine Mittelstellung gebracht «erden können, hei der die Abgase durch beide Teile des Gehäuses strooen xnsraü· Die beiden T-ils des Spiralgehäuseabschnitts des Turbinengehäuses unterscheiden sieh bezüglich des Wertes des Verhältnisses A/E, vobei A die Querschnittsfläche des betreffenden Seils am Beginn des Spir&lgehäuseabschnitts und B den Eadius zwischen der Achse des Gehäuses und dem rdttelpunkt der Querschnittsfläche bezeichnet· Natürlich kann man zwei verschiedene Werte de· TerhältniBEee A/R erzielen» indem man A oder S oder sowohl £ als auch S variiert· Wenn man jeweils einen der beiden Seil· benutzt, ist es somit möglich, dafür zu sorgen, daß sich am Umfang des Turbinenläufers zwei verschiedene Bereiche von Gesströiaungsseschsfindiekeiten ergeben· Wenn die beiden Seil« des Spiralgehäuseabschnitts gleichzeitig benutzt werden, erhält man einen anderen fc'ert des Verhältnisses A/E, der sich von dem Wert unterscheidet, welcher beim Benutzen nur eines einzigen Teils erzielt wird· Somit ist es möglich, dafür zu sorgen, daß sich am Umfang des Turbinenläufers ein anderer Bereich von Gcsstro&un&sgeschwindigkeiten ergibt· Wenn man die Ventilmittel im Linlaßabschnitt des Gehäuses nacheinander in ihre verschiedenen möglichen Stellungen bringt, erhält man d&her am Umfang des Turbinenläufers 3 verschiedene Bereiche von Gasströsiungsfreschwindigkeiten, so daß sich drei verschiedene Turbinondrehz&hlbereiche ergeben·

Ein erfindungegenäßcs Turbinengehäuse kenn an eine Druckgeequelle angeschlossen werden· In Fig· 1, 2 und 3 ist ein Turbinengehäuse dargestellt, das mit einer Quelle für ein pulsierendes Druckgas, z.B· der Abgasleitung eine· VerbrennungBtaotors verbunden werden kann, der mit Auslaßventilen in Form von Tellerventilen ausgerüstet ist· De· in fig« 1 bis 3 gezeigte Turbinengehäuse ist in zwei Teile unterteilt, denen die Abgasimpulse von verschiedenen Gruppen von Zylindern des Üotors zugeführt werden können· Dieses Ge äuse umfaßt einen Spir&lgehäuseabechnitt 11, einen sich allgemein tan-

gentiäl dazu erstreckenden £inl umschnitt 12, «ine ringförmige Verengung 15 an dem der Gehäusaaehs· benachbarten innerem Band des Spiralgehäuseabschnitts sowie einen AsslsSsbsehsitt *α_? *-« sich Tsa. eine? Seite d«i hauseabschnitte 11 aus in axialer Sichtung ei-sx^scTtä* Im vorliegenden Fall erstreckt sich der Aualaßabschsitt 14 gex ig Hg« 2 von der linken Seite des Spiralgehäus«atfeöhöi-tte weg· Gemäß Fig· 2 ist das Gehäuse auf seiner rechtes. Seito mit einem ringförmigen, sich axial erstreckenden Tragabschnitt 16 ▼ersehen, der an seinen äußeren Ende einen radial nach außen ragenden Flansch 17 aufweist· der Tragabschnitt 16 kann auf ein Ende 22 eines zylindrischen Bauteile, β·Β· eines Lager— tra^ gehäuses 25t aufgeschoben werden, das In Fig· 2 und 3 teilweise dargestellt ist. In das Gehäuse 25 1st ein in TIg. 2 teilweise dargestelltes Lager 24 eingebaut, in dem eine Welle 26 drehbar gelagert ist·

Bas linke Ende der Welle 26 trägt gemäß Fig« 2 eisen sum Antreiben der Welle dienenden Turbinenläufer 50 mit mehreren radialen, in Omfangsabständen verteilten Schaufeln 51* Wenn das turbinengehäuse auT dem Traggehäuse 25 montiert ist, so daß der Läufer 50 von. dem Spiralgehauseabschnitt 11 umgeben 1st, und wenn unter Brück stehendes Gt β dem Einlaßabschnitt 12 des Gehäuses zugeführt wird, strömt das die < Verengung 15 des Turbinengehäuses passierende Ge· radial nach innen In die Lücken «wischen den äußeren Enden 52 der Schaufeln 51t woraufhin die Stromungsrichtung allmählich aus einer im wesentlichen radialen Bichtung in eine im wesentlichen axiale Bichtung übergeht, bevor das Gs s über den Auslaßabschnitt 14 des Gehäuses abgegeben wird·

Wenn das Turbinengehäuse den Turbinenteil eines Abgasturbolader« bilden soll* wird ein nicht desgestellter Laderoder Verdichterläufer «n anderen Ende der Welle 26 befestigt, «nd ein ebenfalls nicht gezeigtes Verdichtereehäuee wird auf dem entgegengesetsten Ende des Lagertraggehäuses 25 montiert. Das Traggehäuse 25, die Welle 26« der Turbinenläufer 50,

dar Lader feg». Verdichter und das zugehörige Gehäuse bilden nicht «i^en Gegenstand der Erfindung, so daß sich eine nähere Beecfar- ^erübrigen durfte·

.2&·<-, in Fig« 1 hie 3 gezeigte Turbinengehäuse eroäglicht es. Impulse, die in zwei getrennten« dem Gehäuse angeführten Gcsstromen enthalten sind, weiterzuleiten und sie auf den Turbinenläufer 51 «u übertragen, ohne daß sich ein bemerkenswerter Energieverlust ergibt, und ohne daß eich die Gasstrome gegenseitig nachteilig beeinflussen, a.B· dadurch, daß die Impulse des einen G-.sstroos den Impulsen des anderen GasiBtroms entgegenwirken· alt anderen Körten« wenn das !Turbinengehäuse nach Fig. 1 bis 5 in Verbindung Bit einem geeigneten Turbinen— läufer benutzt wird, arbeitet die Turbine mit einem hohen Wirkungsgrad als I^puleturbine.

Ils Beispiel für eine Quelle für einen pulsierenden Gasstrom, der mit Hilfe des TurbinengehSuses nach Tig. 1 bis 3 besonders gut auscehutzt werden kann, sei die Abgasanlage eines Verbrennungsmotors genasmt, dessen Auelaßventile als Teilerventile ausgebildet sind, undder zwei Abgasleitungen umfaßt, welche an swei verschiedene Gruppen von Zylindern dee motor« angeschlossen sind· Sie Zylindergruppen werden so gewählt, daß die Impulse des von der einen Gruppe abgegebenen Abgesstroms die Impulse des von der anderen Gruppe abgegebenen Abgasetroms nicht stören, wenn die Impulse in das Gehäuse eintreten· Als B.ispiel für einen geeigneten Verbrennungsmotor sei ein Kotor der V-Bauart genannt, der mit dem !Turbinengehäuse so verbunden ist, daß die Abgase der Zylinder einer Zylinderreihe dem einen Te 1 des Gehäuses und die Abgase der Zylinder der anderen Beine dem anderen Teil des Gehäuses sugefuhrt werden· Wenn das Turbinengehäuse an die Abgasanlcge eines Bcihenmotors, s«B. eines Rotors mit acht Zylindern, angeschlossen werden soll, sieht man Verbindungen la der «eise vor, daß die Abgase aus vier Zylindern des Motors dem einen Teil des Gehäuses und die Abgase der vier anderen Zylinder dem anderen Gehäuseteil sugefuhrt werden«

Gemäß Fig. 2 und 3 ist der Spiralgehäuseabschnitt 11 durch eine innere Trennwand 35 in zwei Teile 36 und 37 unterteilt. Zwar können die Teile 36 und 37 die gleiche Größe haben, doch sind sie vorzugsweise verschieden groß ausgebildet. Im vorliegenden Fall Iiat der Teil 36 an jedem jeliebigen Punkt eine größere Querschnittsfläche und einen größeren mittleren Radius als der Teil 37. Mit anderen Worten, die Querschnittsfläche des Teils 36 ist größer- als diejenige des Teils 37, und der von der Achse des Gehäuses zum Mittelpunkt der Querschnittsfläche des Teils 36 verlaufende Radius hat eine größere Länge als der von der Gehäuseachse zum Mittelpunkt der Querschnitt of lache des Teils 37 verlaufende Radius, wenn man diese Radien jeweils in einer beliebigen radialen Ebene betrachtet, die sich c arch den Spiralgehäuse— teil 11 erstreckt. Ferner ist das am Beginn der Spiralgehäuseteilp 11 gemessene Verhältnis zwischen der Ousrschnittsflache und dem erwähnten Radius für den Teil 36 gleich eiern Verhältnis für den Teil 37.

γ Wenn die beiden Teile 36 und 37 gegenüber der Verengung oder

l· Düse 13 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise angeordnet sind, um ;. zu gewährleisten, daß die aus den Teilen 36 und 37 austretenden Ii Gasströme die Verengung 13 vollständig füllen, bevor sie zu dem \ Läufer 30 gelagen, ist die Trennwand 35 gegen eine im rechten Winkel zur Gehäuseachse verlaufende Ebene geneigt. Gemäß Fig. 2 ist . die Trennwand 35 in Richtung auf die rechte Wand 39 der Verengung % 13 von dem radial weiter außen liegenden Rand der Trennwand zu L ihrem radial weiter iinnen liegenden Rand geneigt. Daher ist die Trennwand 35 nicht eben, sondern sie hat eine konische Form. Die Verringerung des Wirkungsgrades Infolge der Entspannung des Gases ■ in Eintrittsbereich der Schaufeln des Turbinenläufers 30, d.h. in der Zone zwischen den radial am weitesten außen liegenden Enden 32 der Schaufeln 31» ist dadurch auf ein Mindestmaß herabgesetzt, daß die Trennwand 35 im wesentlichen am äußeren Umfang bzw. am Eingang der Verengung 13 endet, die vorzugsweise eine gleichmäßige radiale Abmessung hat. Ein vollständiges Füllen der Verengung

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13 durch den aus dem Teil 37 austretenden Gasstrom ist ferner dadurch gewährleistet, daß die linke Seite der Trennwand 35 gemäß Fig. 2 an ihrem inneren Rand 40 sit eiser Abschrägujig 42 versehen ist. Da die Trennwand 35 eine konische Form hat, ist die Abschrägung 42 auf der Innenseite dieser konischen Wand vorgesehen.

Die beschriebene Anordnung ermöglicht es dem Gasstrom, der aus dem Teil 36 oder dem Teil 37 oder beiden Teilen austritt, sich über die ganze radiale Länge der Eintrittszone der Schaufeln des Turbinenläufers zu entspannen. Wenn sich die Trennwand 35 durch die Verengung 13 hindurch bis zu einem Punkt in der Nähe der äußeren Enden 32 der Turbinenschaufeln 31 erstrecken würde, würde . sich eine erhebliche Verringerung des Wirkungsgrades ergeben, da sich das Gas in der Eintrittszone der Schaufeln des Turbinenläufers entspannen würde.

Um die Impulse der beiden Gasströme im Einlaßabschnitt 12 des Turbinengehäuses nach Fig. 1 bis 3 voneinander getrennt zu halten, ist auch der Einlaßabschnitt unterteilt. Zu diesem"Zweck weist die Trennwand 35 eine Verlängerung 45 auf, die sich durch den Einlaßabschnitt 12 des Gehäuses erstreckt und an der äußeren Stirnfläche 46 eines am äußeren Ende des Einlaßabschnitts 12 ausgebildeten Tragflansches 47 endet» Die Verlängerung 45 der Trennwand 35 unterteilt somit den Einlaßabschnitt 12 gemäß Fig. 3 in zwei Teile 52 und 53, die Fortsetzungen der Teile 36 und 37 des unterteilten Spiralgehäuseabschnitts 11 bilden.

Gemäß Fig. 3 haben die beiden Teile 52 und 53 des Einlaßabschnitts 12 in der Ebene der äußeren Stirnfläche 46 des Tragflansches 47 eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsform, und das Ende der Verlängerung 45 erstreckt sich in dieser Ebene im rechten Winkel zur Achse des Gehäuses. Somit geht die Querschnittsform der Teile 52 und 53 des Einlaßabschnitts 12 allmählich von der in Fig. 3 gezeigten rechteckigen Form über die ganze Länge des Einlaßabschnitts in die aus Fig. 2 ersichtliche Querschnitts-

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form der Teile 36 und 37 des Spiral- oder Schneckengehäuseteils

11 über. Da die Trennwand 35 gegen eine zur Gehäuseachse rechtwinklige Ebene dem Spiralgehäuseteil 11 geneigt ist, und da sich das äußere Ende der Verlängerung 45 im rechten Winkel zur Gehäuseachse erstreckt, hat die Verlängerung 45 in dem Einlaßabschnitt

12 eine verwundene Form.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung führt das Turbinengehäuse nach Fig. 1 bis 3 die Impulse, die in zwei getrennten pulsierenden Gasströmen enthalten sind, welche dem Einlaßabschnitt 12 zugeführt werden, dem Turbinenläufer 30 auf eine solche Weise zu, daß sich kein bemerkenswerter Energieverlust ergibt und daß sich die Gasströme gegenseitig nicht nachteilig beeinflussen. Diese Wirkung wird durch die Trennwand 35 in dem Spiralgehäuseteil 11 des Turbinengehäuses und die Verlängerung 45 der Trennwand in dem Einlaßabschnitt 12 hervorgerufen, welche die in den Gasströmen vorhandenen Impulse voneinander getrennt halten, bis sie die Verengung 13 erreichen. Ferner gewährleistet die Neigung der Trennwand 35 in atm Spiralgehäuseteil 11, daß die Verengung 13 von den Gasströmen ausgefüllt wird, die vcn den Teilen 36 und 37 des Spiralgehäuseteils abgegeben werden. Dieses Ausfüllen der Verengung durch den aus dem Teil 37 des Spiralgehauseabschnitts 11 aufgetretenen Gasstrom wird zusätzlich dadurch gewährleistet, daß die Trennwand 35 an ihrem inneren Band auf ihrer Unken Seite mit der Abschrägung 42 versehen ist. Da die Trennwand 35 im wesentlichen am äußeren Rand oder Eingang der verengten Verengung 13 endet, bewirkt das in Fig. 1 bis 3 gezeigte Turbinengehäuse ferner, daß die Verringerung des Wirkungsgrades, die auf die Expansion des Gases in der Eintrittszone der Schaufeln des Turbinenläufers 30 zurückzuführen 1st, auf dem Mindestmaß gehalten wird.

In Fig. 4 und 5 ist eine weitere AusfUhrungsform gemäß der Erfindung dargestellt. Das Turbinengehäuse nach Fig. 4 und 5 kann an eine Druckgasquelle, z.B. die Abgasleitung eines Verbrennungsmotors, angeschlossen werden und dazu dienen, die Abgase einem.

Turbinenläufer innerhalb verschiedener Geschwindigkeitsbereiche zuzuführen, so daß man eine mit variabler Drehzahl betreibbare Turbine erhält. Gemäß der Erfindung sei gesagt, daß das Turbi-SSSgSh=USe nach Fig» 4 und 5 den Turbinenteil eines Abgasturboladers bilden kann, und es ermöglichen, die Turbine innerhalb von drei verschiedenen Drehzahlbereichen zu betreiben. IM dies zu ermöglichen, ist in dem Spiralgehäuseteil des Turbinengehäuses eine Trennwand vorgesehen, die das Innere des Gehäuses in zwei verschieden große Teile unterteilt. Die Trennwand erstreckt sich bis in den Einlaßabschnitt des Gehäuses hinein, und in dem Einlaßabschnitt sind in der Strömungsrichtung vor der Verlängerung der Trennwand Ventilmittel vorgesehen, die es ermöglichen, das dem Einlaß des Gehäuses zugeführte Gas nach Bedarf dem einen oder anderen Teil oder beiden Teilen des Spiralgehäuseabschnitts zuzuführen. Dieses Turbinengehäuse ermöglicht es somit, eine Turbine zu schaffen; die je nach der Stellung der Ventilmittel in dem Einlaßabschnitt in einem von drei verschiedenen Drehzahlbereichen betrieben werden kann. Venn nur zwei verschiedene Drehzahlbereiche benötigt werden, können die beiden Teile des Gehäuses die gleiche Größe erhalten.

Vie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, ähnelt das dargestellte Turbinengehäuse dem anhand von Fig. 1 bis 3 beschriebenen Turbinengehäuse, d.h. das Gehäuse nach Fig. 4 und 5 umfaßt einen Spiralgehäuseteil 55, einen Einlaßabschnitt 56, der sich allgemein tangential zu dem Spiralgehäuseteil erstreckt, eine nicht dargestellte ringförmige Verengung am inneren Rand des Spiralgehäuseteils und einen ringförmigen Auslaßabschnitt 57, der sich von einer Seite des Spiralgehäuseteils 55 aus in axialer Richtung erstreckt. Gemäß Fig. 5 ist die entgegengesetzte Seite des Gehäuses im wesentlichen in der in Fig. 2 gezeigten Veise ausgebildet.

Das Turbinengehäuse nach Fig. 4 und 5 ähnelt dem in Flg. 1 bis 3 gezeigten Turbinengehäuse außerdem insofern, als es gemäß Fig. 4 durch eine innere Trennwand 60 in zwei Teile unterteilt ist. Zwar können die beiden Teile des Gehäuses die gleiche GrCBe

haben, doch weisen sie vorzugsweise verschiedene Abmessungen auf. Mit anderen Worten,die beiden Teile des Gehäuses nach Fig» 4 und sind vorzugsweise so bemessen, daß die Verhältnisse zwischen der Querschnittsfläche der Teile des Spiralgehäuseabschnitts 55 und dem Radius zwischen der Gehäuseachse und dem Mittelpunkt der fce= treffenden Querschnittsfläche in jeder sich durch den Spiralgehäuseteil erstreckenden radialen Ebene verschiedene Werte haben. Die Trennwand 60 des Gehäuses nach Fig. 4 und 5 hat die gleiche Form wie die Trennwand 55 der AusfUhrungsform nach Fig. 1 bis 3, d.h. diese Trennwand ist nicht eben, sondern sie hat eine konische Form.

Wie erwähnt, ermöglicht es das Turbinengehäuse nach Fig. 4 und 5, eine mit variabler Drehzahl betreibbare Turbine zu schaffen. Zu diesem Zweck ist die Trennwand 60 mit einer Verlängerung 61 versehen, die gemäß Fig. 5 den Einlaßabschnitt 56 in zwei Tei-Ie 62 und 63 unterteilt. Jedoch erstreckt sich die Verlängerung j 61 nicht über die ganze Länge des Einlaßabschnitts, sondern sie i[ endet gemäß Fig. 4 und 5 an einem Punkt 64, der gegenüber der t . Süßeren Stirnfläche 65 eines Tragflansches 66 am äußeren Ende bzw. dem Eingang des Einlaßabschnitts 56 nach innen versetzt ist.

Damit das Gas dem Teil 62 oder dem Teil 63 oder beiden Teilen des BinlaßabschnJLtts 56 zugeführt werden kann, sind in dem der Strömung zugewandten Ende des Einlaßabschnitts 56 mit Hilfe einer Achse 69 Ventilmittel in Gestalt einer plattenähnlichen Ventilklappe 68 drehbar gelagert; die Achse 69 ist fest mit dem in die S-trömungsrichtung weisenden Ende der Ventilklappe 68 verbunden. Gemäß Fig. 4 ist die Achse 69 in dem Einlaßabschnitt 56 drehbar gelagert, und eim aus dem Einlaßabschnitt herausragendes Ende der Achse kann mit einem sich in seitlicher Richtung erstreckenden Arm oder Griff 70 versehen sein, damit die Achse gedreht werden kann, um die Ventilklappe 68 zu schwenken. Die in Achsrichtung des Einlaßabscbjoitts gemessene Länge der Ventilklappe 68 ist größer als der Abstand zwischen der Drehachse der Achse 69 und

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den beiden benachbarten InnenflK;; .ten der Wand des Einlaßabschnitts ^A. Τΐβ>»οτ« Iron** man Αλ α, Van+ITVIaiine f-.'. -ΐ τι Hot· οί_τιςη oder Richtung schwenken, bis ihre der Strömung zugewandte Kante ?4 die eine oder andere Wand des Einlaßabschnitts 56 berührt. Je nt~^T' der Stellung der Ventilklappe 68 kann somit das Gas in den Teil 62 oder den Teil 63 des Einlaßabschnitts 56 oder in dessen beide Teile einströmen.

Bei manchen Motoren ist es erwünscht, dafür zu sorgen, daß das Drehmoment erhöht werden kann, während sich die Motordrehzahl verringert. Um eine solche Erhöhung des Drehmoments zu bewirken, ist es erforderlich, das dem Motor durch den Turbolader zugeführte Luftvolumen im Vergleich zu dem Luftvolumen zu vergrößern, das dem Motor durch den Turbolader bei abnehmender Motordrehzahl normalerweise zugeführt würde. Bei der anhand von Fig. 4 und 5 beschriebenen Konstruktion wird die erforderliche Steugerung der Drehzahl der Turbine und damit auch des Turboladers zum Vergrößern des geförderten Luftvolumens dadurch erzielt, daß die Geschwindigkeit der zu dem Turbinenläufer strömenden Gase bei abnehmender Motordrehzahl erhöht wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß das in Fig. 4 und 5 gezeigte Turbinengehäuse ein unter Druck stehendes Gas, z.B. das Abgas der Zylinder eines Verbrennungsmotors, einem Turbinenläufer innerhalb verschiedener Geschwindigkeitsbereiche zuführen kann, so daß es möglich ist, eine mit variabler Drehzahl betreibbare Turbine zu schaffen. Da sich die beiden Teile des Spiralgehäuseabschnitts 55 des Turbinengehäuses nach Fig. 4 und 5 bezüglich ihrer Größe unterscheiden, ermöglicht es das dargestellte Turbinengehäuse, dem Turbinen~äufer das Gas innerhalb von drei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeitsbereichen zuzuführen, so daß drei verschiedene Turbinendrehzahlbereiche zur Verfügung stehen. Ein bestimmter Drehzahlbereich dieser drei verschiedenen Bereiche kann zum Anpassen des Betriebs des Turboladers an einen bestimmten Betriebszustand des Verbrennungsmotors auf einfache Weise dadurch gewählt werden, daß die Ventilklappe

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68 gemäo Fig. 5 in die sit Vollinien viedergegebene Stellung oder in eine der beiden mit gestrichelten Llru^i. angedeutate^ Stellungen geschwenkt wird, um zu bewirken, daß las Gas, las dem Einlaßabschnitt 56 des Gehäuses zugeführt wird, ir- den Teil 62 oder den Teil 63 oder in beide Teile des Einlaßabscnnitts eingeleitet wird.

Schutzansprüche;

Claims

Schutzansprüche

1. Turbinengehäuse für einen Turbinenläufer mit einer Mehrzahl über den Umfang verteilter Schaufeln, das einen den Turbinenläufer umschließenden, mittels einer sich im wesentlichen radial erstreckenden Trennwand in zwei Teile unterteilten Spiralgehäuseabschnitt, der mit den Lücken zwischen den Läuferschaufein in Verbindung steht, sowie einen sich etwa tangential erstreckenden, ebenfalls durch die Trennwand unterteilten Einlaßabschnitt umfaßt, in dem ein Stellglied angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Stellglied (68) derart in drei Stellungen einstellbar in dem Einlaßabschnitt (56) angeordnet ist,daß las Druckgas zur Verstellung der Turbinendrehzahl wahlweise in den einen Teil (62) oder den anderen Teil (63) oder in beide Teile des Einlaßabschnitts einleitbar ist, und daß das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche und dem sich von der Achse des Gehäuses zum Mittelpunkt der Querschnittsfläche erstreckenden Radius bei den beiden Teilen (62, 63) unterschiedlich ist.

2. Turbinengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Stellglied eine schwenkbar gelagerte Klappe (68) ist.

3. Turbinengehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwerkacb.se (69) der Klappe (68) in einer Ebene mit der Trennwand (61) an deren stromaufwärts gelegenem Ende im Einlaßabschnitt angeordnet ist.

4. Turbinengehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (68) als Platte gestaltet ist und ihre Schwenkachse (69) am stromabwärts gelegenen Ende der Klappe angeordnet ist.

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