WO2009083292A1 - Drallerzeugungsapparat und turbolader mit einem solchen drallerzeugungsapparat - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a swirl generating apparatus for generating a pre-swirl and a turbocharger with such a swirl generating apparatus, wherein by means of the swirl generating apparatus in a compressor of the turbocharger, a pre-whirl capable of shifting the surge line to lower mass flows can be generated.
- the compressor of an exhaust gas turbocharger is characterized by a characteristic map in which the pressure is specified as a function of the turbocharger speed and the mass flow, wherein for a corresponding turbocharger speed and a corresponding mass flow, a predetermined pressure can be generated according to the characteristic map.
- This characteristic field is limited by the so-called stuffing limit for large mass flows.
- the map is limited by the surge limit. This so-called surge limit occurs due to a stall at the compressor wheel inlet or at the compressor wheel outlet or both.
- the pumping limit in the compressor map can be shifted towards smaller mass flows by means of a pre-whirl and the compressor can be used over a broader map range.
- the pre-twist can be realized with the help of pre-routers in radial or axial design.
- KSM characteristic-stabilizing measures
- pre-axial devices in axial or radial construction are known.
- the first The process is characterized by a complex compressor housing geometry with extensive machining and is only suitable for larger compressors.
- the use of a predilution device results in a negative pressure, which thus requires a greater pressure ratio of the compressor in order to achieve the same engine operating point.
- Conventional Vordrall Sharpen characterized by a comparatively complex structure with many moving components.
- the gap flow between the blades of the Vordralleinrich- device and the housing wall can be cited as a disadvantage. A false flow of the vanes at different vane positions can not be avoided.
- the swirl generating device has a cylindrical tubular section-shaped body, with inner vanes or wings and is inserted into a charge air line.
- the swirl generating device is made in one piece by injection molding of a thermoplastic see plastic with a hardness of about 45 Shore D, so that the wings have a required flexibility. Air flowing to the compressor through the charge air passage flows axially through the swirl generation nozzle.
- the swirl generation in the swirl generating guide device is determined on the one hand by the design of the vanes and, on the other hand, by the flowed-on wing surface, which decreases with increasing mass flow, in accordance with the projection in the flow direction. As a result of their elastic deformation, the wings cover a decreasing part of the area being flowed on as the mass flow increases.
- the swirl generator has the disadvantage that no compact design can be achieved by the axial flow through the apparatus. Furthermore, the vanes can not be selectively adjusted, but deform themselves due to a mass flow passing through the apparatus. However, it can happen that the fine are not optimally flowed and this can lead to pressure losses.
- a swirl generating apparatus in particular for a turbocharger, for generating a pre-swirl
- the swirl generating apparatus comprising: a housing comprising first and second housing elements, wherein vanes are arranged circumferentially between the housing elements, the housing being formed in such a way in that a gaseous medium flows laterally along the circumference into the housing, wherein the housing has a guide element, which deflects the gaseous medium in a substantially axial direction before it flows out of the housing, and an adjusting device for adjusting the guide vanes to create a variable pre-whirl.
- the swirl generating apparatus has the advantage that a pre-whirl can be generated by the movable guide vanes, which is suitable, for example, when the swirl generator is arranged in front of a compressor of a turbocharger, the surge limit of the compressor by means of generating a suitable pre-swirl towards lower mass flows to move. Furthermore, the lateral inflow of the gaseous medium over the circumference into the housing and the subsequent deflection of the flow allows, so that they in a- xialer direction flows out of the housing a more compact design compared to the previously described axially flow-through swirl generating device according to the prior art.
- the swirl-generating apparatus of the invention requires a smaller angle of attack with the vanes and enables the generation of a larger pre-swirl, the pressure loss being less than that of the prior art swirl-generating nozzle described above, since the vanes can be suitably adjusted via an adjusting device.
- the first and second housing elements form a spiral around the guide vanes with at least one feed for a gaseous medium, such as air.
- a gaseous medium such as air.
- the gaseous medium having a radial velocity component can be supplied to the guide vanes.
- the embodiment has the advantage that the housing can be particularly easily integrated into a turbocharger.
- the respective guide vanes have a kind of teardrop shape, wherein the guide vanes are arranged with their first broader end (leading edge) directed outwards and with their second narrower end (exit edge) directed into the housing interior, for example substantially radially.
- the guide vanes may have any shape which is suitable for being aligned by adjustment or rotation in such a way that a desired pre-whirl can be generated.
- the guide vanes instead of a teardrop shape, in which the guide vanes are provided with a broad leading edge and a narrowly tapering trailing edge, the guide vanes may also have the same cross section throughout, ie the leading edge and the trailing edge have the same latitude. However, this is just one example of many how a vane can be formed.
- the guide vanes can have any cross-sectional characteristics, depending on which flow is to be achieved.
- the leading edge of each vane is fixed to the first and second housing members, and the trailing edge of the respective vane is movably secured to the first and / or second housing members.
- the trailing edge of the vane is for this purpose connected to the adjusting device in order to move the guide vane, so that a predetermined pre-whirl can be generated.
- the housing with the guide vanes may, for example, be of one-part design, wherein the housing is designed to be elastic at least in the area in which the outlet edge of the guide vanes is fastened thereto in order to simulate the movement of the guide vanes, if these are adjusted via the adjusting device ,
- At least the vane and a portion of the housing to which the vane is movably mounted are made of an elastic material.
- the elasticity or flexibility of the material is selected, for example, such that the guide vane can be rotated and the area of the housing makes this movement of the guide vane.
- the region of the first and second housing elements, to which the leading edge of the respective vane is attached is made of an elastic material, such as an elastomeric material, of metal or a metal alloy and / or of a solid or elastic or flexible plastic.
- Fig. 1 is a perspective view of the swirl generating apparatus according to an embodiment of the invention
- FIG. 2 is a side view of the swirl generating apparatus of FIG. 1;
- 3a is a perspective view of a vane of the swirl-generating apparatus in the undisguised state or in the initial state;
- 3b, c are two perspective views of the vane of the swirl-generating apparatus, when they are adjusted via an adjusting or twisted;
- FIG. 4 is a side sectional view of a compressor and a swirl generating apparatus according to an embodiment of the invention
- FIG. 5 shows a section Z-Z of the swirl-generating apparatus according to FIG. 5;
- FIG. 6 is a sectional view A-A of the swirl generating apparatus of FIG. 4.
- FIG. 6 is a sectional view A-A of the swirl generating apparatus of FIG. 4.
- the swirl-generating apparatus 10 in this case has a housing 12.
- the housing 12 consists of a first and second housing element 14, 16, wherein between the two housing elements 14, 16, a plurality of guide vanes 18 are arranged.
- the guide vanes 18 are arranged in the region of the circumference of the two housing elements 14, 16.
- the housing 12 is in this case formed in the region of the guide vanes 18 such that a gaseous medium, such as air, can flow laterally over the circumference into the housing or flow into the guide vane channels 13 with a radial velocity component and into the guide vanes Inside the housing 12 can flow.
- the housing 12 has, for example, a substantially circumferential spiral 48, which is indicated in FIGS. 1 and 2 with a dashed line, and has at least one feed for the gaseous medium.
- the first housing element 14 is provided in its center with a guide element 20 in the form of, for example, a conical element.
- the conical element 20 can be formed on the first housing element 14 or as a separate
- the guide element 20 or cone-shaped element serves to divert or redirect the gaseous medium which flows around the guide vanes, which are for example substantially radially arranged, into an axial flow.
- the axially redirected flow then flows in the axial direction through an outflow channel 22 of the second housing element 16.
- the outflow channel 22 in the form of a cylindrical tube section and the guide element 20 are preferably located on a longitudinal axis 24.
- the swirl-generating apparatus 10 can be arranged, for example, in a turbocharger in front of a compressor.
- the gaseous medium flows with a suitable pre-whirl from the outflow channel 22 to the compressor or its compressor wheel, in order to shift the pumping limit of the compressor to lower mass flows.
- the swirl generating apparatus 10 is in this case arranged, for example, in an area in front of the compressor of the turbocharger in a correspondingly shaped housing section.
- the swirl generator 10 has the advantage that the substantially radial arrangement of the vanes and the deflection of the flow from a radial to an axial direction, the swirl generator 10 and, accordingly, the housing 12 can be made smaller and more compact in the turbocharger than when an axial swirl generating device is provided, as is the case in the previously described prior art.
- the guide vanes 18 are designed to be movable or elastic and / or flexible.
- the guide vanes 18 are, for example, at least partially or completely made of an elastic or flexible material, such as an elastomer material.
- the elastomer material is chosen, for example, such that it is heat-resistant or heat-resistant, depending on the environment in which it is used and the temperatures prevailing there.
- An adjustable blading of the swirl generating apparatus 10 ensures that a pre-whirl can be set during operation of the compressor near the pumping limit and the pumping limit is shifted to low mass flows. During normal operation of the compressor no or only a very small pre-whirl is generated.
- the adjustability is achieved by the use of the guide vanes 18, for example made of an elastomer material.
- the guide vanes 18 are fixed to the housing 12 at their leading edge 26, for example. At the vane outlet or at the outlet edge 28, they can be rotated or rotated in the circumferential direction by means of an adjusting device 30. Depending on the operating point of the compressor, a pre-whirl can be generated at the inlet to the compressor.
- an elastic and / or flexible material for example an elastomer or rubber material, or another suitable elastic and / or flexible material or material combination, it is achieved that the blade geometry at its leading edge is almost independent of the pre-twist to be adjusted. Misflow of the vanes 18 and associated flow losses are minimized. Likewise, the elastic deformation of the guide vanes 18 in the different vane positions ensures a good flow-mechanical vane profile without abrupt changes in the flow direction. Excessive pressure loss across the stator is avoided.
- the guide vanes 18 can be integrated into the housing 12, which is also at least partially or completely made of an elastic material, such as an elastomer material.
- the adjustment of the blades 18 then takes place via a rotation of the housing wall of the corresponding first and / or second housing element 14, 16. This ensures that substantially no gap arises between the housing wall and the guide vanes 18, which considerably reduces the flow losses.
- the use of a plastic allows a simple and cost-effective production of the guide vanes 18 or of the swirl-generating apparatus 10.
- the guide vanes 18 or the swirl-producing apparatus 10 can be realized essentially as one component, for example. In contrast to the use of metallic materials, no large number of individual movable components is necessary.
- FIG. 2 shows a side view of the swirl-generating apparatus 10 according to the invention.
- the housing 12 with the two housing elements 14, 16 is shown. Between the two housing elements 14, 16 while the vanes 18 are arranged.
- the first housing element 14 in this case has a conical guide element 20, the tip of which may protrude, for example, into the region of the outflow channel 22 of the second housing element 16.
- the conical guide element but may also be sufficient, for example, to the end of the outflow channel or beyond.
- the illustration in FIG. 2 is purely exemplary.
- the gaseous medium first flows into the guide vane channels 13 at the circumference 32 of the housing 12 with a radial velocity component and flows through the vane channels 13 until the gaseous medium is deflected by the guide element 20 in an axial direction. Subsequently, the gaseous medium flows out of the outflow channel 22 of the second housing element 16 in the axial direction.
- FIG. 3a an example of a shape of a vane 18 is shown in FIG. 3a.
- the vane 18 is formed, for example, in a kind of teardrop shape, i. the vane 18 has a wide leading edge 26 which tapers towards the outlet 28.
- the leading edge 26 is fixed or fixed in the region 34 of the housing 12 on the first and second housing element 14, 16.
- the outlet edge 28 is in turn movably fastened in the direction of the outlet region 36 of the housing 12.
- the outlet edge 28 is in this case connected to the adjusting device 30 in order to be suitably rotated or rotated by means of the adjusting device 30 in the circumferential direction.
- the guide vane 18 is shown in an initial state in which the vane 18 is not adjusted or rotated by the adjusting device 30 in FIG.
- FIGS. 3b and 3c the vane 18 is rotated or rotated via the adjusting device 30. More specifically, the vane 18 is rotated in the region of the housing contour 38, while not in the region of the hub contour side 40 or, for example, only slightly rotated. Basically, however, the hub contour side 40 as the housing contour side 38 can be designed according to either movable. As a result, both ends of the outlet edge 28 can be rotated or rotated substantially equally.
- the embodiment of the swirl-generating apparatus 10 according to the invention is shown in a sectional view, wherein the swirl generating apparatus 10 is arranged in front of a compressor 42 of a turbocharger 44 or is secured in a region of the compressor housing 46 in front of it.
- the attachment of the swirl-generating apparatus 10 is shown purely as an example in FIG. 4 and greatly simplified.
- the swirl generating apparatus 10 is preferably suitably sealingly attached to the compressor housing 46 of the turbocharger 44, so that on the one hand this can not unintentionally come loose and, on the other hand, no leaks occur between the swirl generating apparatus 10 and the compressor housing 46.
- the housing 12 or the first and second housing element 14, 16 of the swirl-generating apparatus 10 have the previously mentioned spiral 48 in the area outside the guide vanes 18. This is provided with at least one inlet or a feed 50 for a gaseous medium, such as air.
- the swirl-generating apparatus 10 is arranged, for example, in front of the compressor 42 or its compressor wheel 52.
- the first housing element 14 with the guide element 20 may be made of an elastic and / or flexible, such as an elastomeric material or other suitable material, or a solid material, such as a solid heat or heat-resistant plastic, made of metal or a metal alloy or a combination of at least two or three of the aforementioned materials.
- the second housing element 16 is at least in the region 54 of the attachment of the trailing edge 28 of the respective vane 18 of an elastic Materi- al, such as an elastomeric material formed. In principle, the second housing element 16 can also consist essentially completely of the elastic material.
- the region 56 of the fastening of the leading edge 26 of the respective guide blade 18, the discharge channel 22 and / or the region of the spiral 48 to the feed 50 for the gaseous medium can also consist of an elastic material and / or of a solid material heat or hit Resistant plastic and / or metal or a metal alloy.
- the adjusting device 30 has, for example, an adjusting ring 58, which is connected to the second end or the outlet edge 28 of the respective guide vane 18, for example via a pin element 60.
- the pin element 60 is, for example, only with the second one Housing element 16 is not connected but with the first housing element 14. Should both ends of the trailing edge 18, ie the end of the trailing edge 18 on the first and second housing elements 14, 16 are rotated, the pin element 60 is preferably connected to the first and second housing elements 14, 16, wherein the two housing elements 14, 16 at least in the region of the trailing edge 18 consist of an elastic material to track the rotation of the vane 18. By twisting both ends of the trailing edge 18, the two ends can, for example, be rotated substantially equally.
- the pin element 60 can have any desired cross section, for example a circular, oval and / or rectangular cross section.
- the cross section can be the same throughout or vary.
- the pin element can be additionally reinforced in order, for example, to obtain a desired twist profile.
- this can be reinforced, for example, additionally by at least one or more reinforcing ribs.
- reinforcing ribs are merely an example of how the respective pin member 60 can be reinforced. The invention is not limited to this example.
- the vanes 18 may be rotated accordingly to produce a suitable pre-whirl, to minimize shifting of the surge line of the compressor 42. allow mass flow. 4, 3b and 3c, the trailing edge 28 of the vane 18 is rotated in the present example on the housing contour side 38, ie on the side of the second housing member 16, while the trailing edge 28 of the guide vane 18 on the Nabenkon- turseite 40th or the side of the first housing element 14, for example, not or only slightly rotated.
- FIG. 5 shows an enlarged detail Z-Z of a guide blade 18 and the adjusting device 30.
- the region 56 of the second housing element 16 is shown, in which the leading edge 26 of the guide vane 18 is attached.
- the guide vane 18 is fixedly connected to the second housing element 16.
- a portion 54 of the second housing member 16 is shown, which consists of an elastic material and on which the trailing edge 28 of the vane 18 is movably fastened.
- the second housing element 16 is designed to be elastic in this area, so that the housing 12 can adapt to the movement of the guide blade 18 in this area or can join it.
- the adjusting ring 58 is provided on the outside of the housing 12, wherein the adjusting ring 58 consists for example of metal or a metal alloy.
- the adjusting ring 58 is connected, for example via the pin member 60 with the trailing edge 28 of the vane 18.
- the adjusting ring 58 is rotated via at least one actuator (not shown) to rotate or translate the trailing edge 28 of the vanes 18 a predetermined amount to the right or left to produce a suitable pre-whirl in this manner.
- FIG. 6 also shows a greatly simplified sectional view AA of the swirl generating apparatus 10 according to FIG. 4.
- the guide element 20 was not shown for reasons of clarity.
- the first housing element 14 is shown, with the guide vanes 18 and furthermore the spirale Ie 48, which is arranged around the guide vanes 18 and the feed 50 for supplying the gaseous medium.
- the shape of the vanes 18, as shown in the figures, is merely exemplary.
- the present invention is not limited to the adjusting device 30 described above with an adjusting ring 58, which is connected to a pin element 60, for example. It will be apparent to those of ordinary skill in the art that there are a variety of ways of making the trailing edge 28 of the vanes 18 reciprocable properly via a device.
- the present invention is not limited to the configuration of the housing 12, as described with respect to the embodiment previously shown.
- the housing 12 may be formed in a variety of ways to allow a radial velocity component of the flowing medium to enter the vane channels and subsequent axial deflection of the flow. The same applies to the integration of the swirl generating apparatus 10 in the
- Compressor housing 46 of the turbocharger 44 The connection of the compressor housing 46 of the turbocharger 44 with the swirl generator 10 can also be done in various ways, as long as the swirl generator 10 can not unintentionally detach from the housing 44 and no leaks between the swirl generator 10 and the housing 44th occur.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Drallerzeugungsapparat (10), insbesondere für einen Turbolader (44), zur Erzeugung eines Vordralls, wobei der Drallerzeugungsapparat aufweist: ein Gehäuse (12) bestehend aus einem ersten und zweiten Gehäuseelement (14, 16), wobei zwischen den Gehäuseelementen entlang des Umfangs Leitschaufeln (18) angeordnet sind, wobei das Gehäuse derart ausgebildet ist, dass ein gasförmiges Medium seitlich entlang des Umfangs in das Gehäuse einströmt, wobei das Gehäuse ein Leitelement (20) aufweist, welches das gasförmige Medium in eine im Wesentlichen axiale Richtung umlenkt, bevor es aus dem Gehäuse abströmt, und eine Verstelleinrichtung (30, 58) zum Verstellen der Leitschaufeln (58), um einen Vordrall zu erzeugen.
Description
Beschreibung
Drallerzeugungsapparat und Turbolader mit einem solchen Drallerzeugungsapparat
Die Erfindung betrifft einen Drallerzeugungsapparat zum Erzeugen eines Vordralls und einen Turbolader mit einem solchen Drallerzeugungsapparat, wobei mittels des Drallerzeugungsapparats bei einem Verdichter des Turboladers ein Vordrall er- zeugt werden kann, der geeignet ist, die Pumpgrenze zu geringeren Massenströmen zu verschieben.
Der Verdichter eines Abgasturboladers kennzeichnet sich durch ein Kennfeld, in welchem der Druck in Abhängigkeit von der Turboladerdrehzahl und dem Massenstrom angegeben ist, wobei für eine entsprechende Turboladerdrehzahl und einen entsprechenden Massenstrom, sich ein vorbestimmter Druck gemäß dem Kennfeld erzeugen lässt. Dieses Kennfeld wird bei großen Massenströmen durch die sog. Stopfgrenze limitiert. Bei kleinen Massenströmen wird das Kennfeld durch die Pumpgrenze limitiert. Diese sog. Pumpgrenze tritt aufgrund eines Strömungsabrisses am Verdichterradeintritt bzw. am Verdichterradaustritt oder bei beiden auf.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass sich mittels eines Vordralls die Pumpgrenze im Verdichterkennfeld zu kleineren Massenströmen hin verschieben lässt und der Verdichter über einen breiteren Kennfeldbereich einsetzbar ist. Der Vordrall lässt sich dabei mit Hilfe von Vorleitapparaten in ra- dialer oder axialer Bauweise realisieren.
Aus dem Stand der Technik ist des Weiteren bekannt zur Erweiterung des Kennfeldes sog. kennfeidstabilisierende Maßnahmen (KSM) einzusetzen, die durch eine Entlüftung auf der Gehäuse- seite des Verdichterrads eine partielle Umlenkung des Massenstroms ermöglichen und so einen Strömungsabriss am Verdichterradeintritt verhindern. Andererseits sind Vordralleinrichtungen in axialer oder radialer Bauweise bekannt. Das erste
Verfahren zeichnet sich durch eine komplexe Verdichtergehäusegeometrie mit umfangreicher Bearbeitung aus und ist nur für größere Verdichter geeignet. Beim Einsatz einer Vordralleinrichtung resultiert ein Unterdruck, der somit ein größeres Druckverhältnis des Verdichters erfordert, um den gleichen Motorbetriebspunkt zu erreichen. Herkömmliche Vordralleinrichtungen zeichnen sich durch einen vergleichsweise komplexen Aufbau mit vielen beweglichen Bauteilen aus. Ebenso kann die Spaltströmung zwischen den Schaufeln der Vordralleinrich- tung und der Gehäusewand als Nachteil angeführt werden. Eine Fehlanströmung der Leitschaufeln bei unterschiedlichen Leitschaufelstellungen kann nicht vermieden werden.
Des Weiteren ist aus der EP 1 416 123 A2 ein Drallerzeugungs- leitapparat bekannt. Der Drallerzeugungsleitapparat weist einen zylindrischen rohrabschnittsförmigen Grundkörper auf, mit innen liegenden Leitschaufeln bzw. Flügeln und ist in eine Ladeluftleitung eingeschoben. Der Drallerzeugungsleitapparat ist einteilig im Spritzgussverfahren aus einem thermoplasti- sehen Kunststoff hergestellt mit einer Härte von ca. 45 Shore D, so dass die Flügel eine erforderliche Flexibilität aufweisen. Luft, die zu dem Verdichter durch die Ladeluftleitung strömt, strömt axial durch den Drallerzeugungsleitapparat hindurch. Die Drallerzeugung bei dem Drallerzeugungsleitappa- rat wird dabei zum Einen durch die Ausgestaltung der Flügel und zum Anderen von der angeströmten, mit zunehmendem Massenstrom abnehmenden Flügelfläche entsprechend der Projektion in Strömungsrichtung bestimmt. Die Flügel überdecken dabei mit zunehmendem Massenstrom, aufgrund ihrer elastischen Verfor- mung, einen geringer werdenden Teil der angeströmten Fläche.
Der Drallerzeugungsleitapparat hat den Nachteil, dass durch die axiale Durchströmung des Apparats keine kompakte Bauweise erzielt werden kann. Des Weiteren können die Leitschaufeln nicht gezielt eingestellt werden, sondern verformen sich selbst aufgrund eines durch den Apparat strömenden Massenstroms. Dabei kann es jedoch passieren, dass die Leitschau-
fein nicht optimal angeströmt werden und es dadurch zu Druckverlusten kommen kann.
Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Drallerzeugungsapparat und einen Turbolader mit einem solchen verbesserten Drallerzeugungsapparat bereitzustellen, wobei über den Drallerzeugungsapparat ein Vordrall erzeugt werden kann und wobei der Drallerzeugungsapparat außerdem eine kompaktere Bauweise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Drallerzeugungsapparat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Drallerzeugungsapparat be- reitgestellt, insbesondere für einen Turbolader, zur Erzeugung eines Vordralls, wobei der Drallerzeugungsapparat aufweist : ein Gehäuse bestehend aus einem ersten und zweiten Gehäuseelement, wobei zwischen den Gehäuseelementen entlang des Umfangs Leitschaufeln angeordnet sind, wobei das Gehäuse derart ausgebildet ist, dass ein gasförmiges Medium seitlich entlang des Umfangs in das Gehäuse einströmt, wobei das Gehäuse ein Leitelement aufweist, welches das gasförmige Medium in eine im Wesentli- chen axiale Richtung umlenkt, bevor es aus dem Gehäuse abströmt, und eine Verstelleinrichtung zum Verstellen der Leitschaufeln, um einen variablen Vordrall zu erzeugen.
Der Drallerzeugungsapparat hat dabei den Vorteil, dass durch die beweglichen Leitschaufeln ein Vordrall erzeugt werden kann, der geeignet ist, wenn der Drallerzeugungsapparat beispielsweise vor einem Verdichter eines Turboladers angeordnet ist, die Pumpgrenze des Verdichters mittels des Erzeugens ei- nes geeigneten Vordralls hin zu geringeren Massenströmen zu verschieben. Des Weiteren ermöglicht das seitliche Einströmen des gasförmigen Mediums über den Umfang in das Gehäuse und das anschließende Umlenken der Strömung, so dass diese in a-
xialer Richtung aus dem Gehäuse abströmt eine kompaktere Bauweise im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen axial durchströmten Drallerzeugungsleitapparat gemäß dem Stand der Technik. Außerdem benötigt der erfindungsgemäße Drallerzeugungs- apparat bei den Leitschaufeln einen kleineren Anstellwinkel und ermöglicht die Erzeugung eines größeren Vordralls, wobei der Druckverlust dabei geringer ist als bei dem zuvor beschriebenen Drallerzeugungsleitapparat gemäß dem Stand der Technik, da die Leitschaufeln über eine Verstelleinrichtung geeignet verstellt werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform bilden das erste und zweite Gehäuseelement eine um die Leitschaufeln umlaufende Spirale mit wenigstens einer Zuführung für ein gasförmiges Medium, wie Luft. Auf diese Weise kann das gasförmige Medium mit einer radialen Geschwindigkeitskomponente den Leitschaufeln zugeführt werden. Die Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Gehäuse besonders einfach in einen Turbolader integriert werden kann.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weisen die jeweiligen Leitschaufeln eine Art Tropfenform auf, wobei die Leitschaufeln mit ihrem ersten breiteren Ende (Eintrittskante) nach außen und mit ihrem zweiten schmäleren Ende (Austrittskante) in das Gehäuseinnere gerichtet angeordnet sind, beispielsweise im Wesentlichen radial. Grundsätzlich können die Leitschaufeln eine beliebige Form aufweisen, die geeignet ist, durch Verstellen bzw. Verdrehen so ausgerichtet zu werden, dass ein gewünschter Vordrall erzeugt werden kann. Beispielsweise können die Leitschaufeln statt einer Tropfenform, bei welchen die Leitschaufeln mit einer breiten Eintrittskante und einer schmal zulaufenden Austrittskante versehen sind, auch durchgehend den gleichen Querschnitt aufweisen, d.h. die Eintrittskante und Austrittskante weisen die gleiche durchge-
hende Breite auf. Dies stellt jedoch nur ein Beispiel von vielen dar, wie eine Leitschaufel ausgebildet werden kann. Grundsätzlich können die Leitschaufeln beliebige Querschnittsverläufe aufweisen, je nachdem welche Anströmung er- zielt werden soll.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Eintrittskante der jeweiligen Leitschaufel an dem ersten und zweiten Gehäuseelement fixiert und die Austrittskante der jeweiligen Leitschaufel an dem ersten und/oder zweiten Gehäuseelement beweglich befestigt. Die Austrittskante der Leitschaufel ist hierzu mit der Verstelleinrichtung verbunden, um die Leitschaufel zu bewegen, so dass ein vorbestimmter Vordrall erzeugt werden kann. Dabei kann das Gehäuse mit den Leitschaufeln beispielsweise einteilig ausgebildet sein, wobei das Gehäuse zumindest in dem Bereich, in dem die Austrittskante der Leitschaufeln daran befestigt ist, elastisch ausgebildet ist, um die Bewegung der Leitschaufeln nachzu- vollziehen, wenn diese über die Verstelleinrichtung verstellt werden.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind zumindest die Leitschaufel und ein Teil des Gehäuses an dem die Leitschaufel beweglich befestigt ist aus einem elastischen Material. Die Elastizität bzw. Flexibilität des Materials ist dabei beispielsweise derart gewählt, so dass die Leitschaufel verdreht werden kann und der Bereich des Gehäuses diese Bewegung der Leitschaufel mit macht.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Bereich des ersten und zweiten Gehäuseelements, an welchem die Eintrittskante der jeweiligen Leitschaufel befestigt bzw. fixiert ist aus einem elastischen Material, wie beispielsweise einem Elastomerwerkstoff, aus Metall bzw. einer Metallle- gierung und/oder aus einem festen oder elastischen bzw. flexiblen Kunststoff.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht des Drallerzeugungsapparats gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Drallerzeugungsapparats gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3a eine Perspektivansicht auf eine Leitschaufel des Drallerzeugungsapparats in unverstelltem Zustand bzw. im Ausgangszustand;
Fig. 3b, c zwei Perspektivansichten der Leitschaufel des Drallerzeugungsapparats, wenn diese über eine Verstelleinrichtung verstellt bzw. verdreht sind;
Fig. 4 eine Seitenschnittansicht eines Verdichters und eines Drallerzeugungsapparats gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 ein Ausschnitt Z-Z des Drallerzeugungsapparats gemäß Fig. 5; und
Fig. 6 eine Schnittansicht A-A des Drallerzeugungsapparats gemäß Fig. 4.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
In Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines Drallerzeugungsapparats 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Drallerzeugungsapparat 10 weist dabei ein Gehäuse 12 auf.
Das Gehäuse 12 besteht dabei aus einem ersten und zweiten Gehäuseelement 14, 16, wobei zwischen den beiden Gehäuseelementen 14, 16 mehrere Leitschaufeln 18 angeordnet sind. Die Leitschaufeln 18 sind dabei im Bereich des Umfangs der beiden Gehäuseelemente 14, 16 angeordnet. Das Gehäuse 12 ist hierbei im Bereich der Leitschaufeln 18 so ausgebildet, dass ein gasförmiges Medium, wie beispielsweise Luft, seitlich über den Umfang in das Gehäuse einströmen kann bzw. mit einer radialen Geschwindigkeitskomponente in die Leitschaufelkanäle 13 ein- strömen und entlang der Leitschaufeln in das Innere des Gehäuses 12 strömen kann. Das Gehäuse 12 weist hierzu beispielsweise eine im Wesentlichen umlaufende Spirale 48 auf, die in den Fig. 1 und 2 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist, und wenigstens eine Zuführung für das gasförmige Medium aufweist.
Das erste Gehäuseelement 14 ist in seiner Mitte mit einem Leitelement 20 in Form beispielsweise eines kegelförmigen E- lements versehen. Das kegelförmige Element 20 kann dabei an dem ersten Gehäuseelement 14 angeformt oder als separates
Teil befestig sein. Das Leitelement 20 bzw. kegelförmige Element dient dazu, das gasförmige Medium, das die beispielsweise im Wesentlichen radial angeordneten Leitschaufeln umströmt, in eine axiale Strömung umzuleiten bzw. umzulenken. Die axial umgeleitete Strömung strömt anschließend in axialer Richtung durch einen Abströmkanal 22 des zweiten Gehäuseelements 16. Der Abströmkanal 22 in Form eines zylindrischen Rohrabschnitts und das Leitelement 20 liegen dabei vorzugsweise auf einer Längsachse 24.
Der erfindungsgemäße Drallerzeugungsapparat 10 kann beispielsweise in einem Turbolader vor einem Verdichter angeordnet sein. In diesem Fall strömt das gasförmige Medium mit einem geeigneten Vordrall aus dem Abströmkanal 22 zu dem Ver- dichter bzw. dessen Verdichterrad, um die Pumpgrenze des Verdichters zu geringeren Massenströmen hin zu verschieben.
Der Drallerzeugungsapparat 10 ist hierbei beispielsweise in einem Bereich vor dem Verdichter des Turboladers in einem entsprechend geformten Gehäuseabschnitt angeordnet. Der Drallerzeugungsapparat 10 hat hierbei den Vorteil, dass durch die im Wesentlichen radiale Anordnung der Leitschaufeln und die Umlenkung der Strömung von einer radialen in eine axiale Richtung, der Drallerzeugungsapparat 10 und entsprechend das Gehäuse 12 in dem Turbolader kleiner und kompakter gebaut werden können, als wenn ein axialer Drallerzeugungsleitappa- rat vorgesehen wird, wie dies im zuvor beschriebenen Stand der Technik der Fall ist.
Um nun einen geeigneten Vordrall zu erzeugen, um die Pumpgrenze des Verdichters zu kleineren Massenströmen hin zu ver- schieben, sind die Leitschaufeln 18 beweglich bzw. elastisch und/oder flexibel ausgeführt. Die Leitschaufeln 18 sind dabei beispielsweise zumindest teilweise oder vollständig aus einem elastischen bzw. flexiblen Material, wie beispielsweise einem Elastomerwerkstoff. Der Elastomerwerkstoff ist dabei bei- spielsweise so gewählt, dass er wärme- oder hitzebeständig ist, je nachdem in welcher Umgebung er eingesetzt ist und den dort herrschenden Temperaturen.
Durch eine verstellbare Beschaufelung des Drallerzeugungsap- parats 10 wird erreicht, dass im Betrieb des Verdichters nahe der Pumpgrenze ein Vordrall eingestellt werden kann und die Pumpgrenze zu geringen Massenströmen verschoben wird. Im normalen Betrieb des Verdichters wird kein bzw. nur ein sehr geringer Vordrall erzeugt. Die Verstellbarkeit wird durch den Einsatz der Leitschaufeln 18 beispielsweise aus einem Elastomerwerkstoff erreicht. Die Leitschaufeln 18 sind dabei beispielsweise an ihrer Eintrittskante 26 an dem Gehäuse 12 fixiert. Am Leitschaufelaustritt bzw. an der Austrittskante 28 können sie mittels einer Verstelleinrichtung 30 in Umfangs- richtung gedreht bzw. verdreht werden. Abhängig vom Betriebspunkt des Verdichters kann so ein Vordrall am Eintritt in den Verdichter erzeugt werden.
Durch die Verwendung eines elastischen und/oder flexiblen Materials, beispielsweise einem Elastomer oder Gummimaterial, oder einem anderen geeigneten elastischen und/oder flexiblen Material oder Materialkombination wird erreicht, dass die Schaufelgeometrie an deren Eintrittskante nahezu unabhängig von dem einzustellenden Vordrall ist. Eine Fehlanströmung der Leitschaufeln 18 und damit verbundene Strömungsverluste werden minimiert. Ebenso ist durch die elastische Verformung der Leitschaufeln 18 in den unterschiedlichen Leitschaufelstel- lungen ein gutes strömungsmechanisches Schaufelprofil ohne abrupte Änderungen der Strömungsrichtung gewährleistet. Ein übermäßiger Druckverlust über das Leitrad wird vermieden.
Darüber hinaus können die Leitschaufeln 18 in das Gehäuse 12 integriert werden, das ebenfalls zumindest teilweise oder vollständig aus einem elastischen Werkstoff, wie beispielsweise einem Elastomerwerkstoff, gefertigt ist. Die Verstellung der Schaufeln 18 erfolgt dann über eine Verdrehung der Gehäusewand des entsprechenden ersten und/oder zweiten Gehäu- seelements 14, 16. Dadurch wird gewährleistet, dass zwischen der Gehäusewand und den Leitschaufeln 18 im Wesentlichen kein Spalt entsteht, was die Strömungsverluste erheblich reduziert. Die Verwendung eines Kunststoffes erlaubt eine einfache und kostengünstige Herstellung der Leitschaufeln 18 bzw. des Drallerzeugungsapparats 10. Die Leitschaufeln 18 bzw. der Drallerzeugungsapparat 10 können hierbei beispielsweise im Wesentlichen als ein Bauteil realisiert werden. Im Gegensatz zur Verwendung von metallischen Werkstoffen ist keine Vielzahl von beweglichen Einzelbauteilen notwendig.
In Fig. 2 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Drallerzeugungsapparats 10 gezeigt. Darin ist das Gehäuse 12 mit den beiden Gehäuseelementen 14, 16 gezeigt. Zwischen den beiden Gehäuseelementen 14, 16 sind dabei die Leitschaufeln 18 angeordnet. Das erste Gehäuseelement 14 weist hierbei ein kegelförmiges Leitelement 20 auf, dessen Spitze beispielsweise bis in den Bereich des Abströmkanals 22 des zweiten Gehäuseelements 16 hineinragen kann. Das kegelförmige Leitelement
kann aber auch beispielsweise bis zum Ende des Abströmkanals oder darüber hinaus reichen. Die Darstellung in Fig. 2 ist rein beispielhaft. In eingebautem Zustand strömt das gasförmige Medium zunächst am Umfang 32 des Gehäuses 12 mit einer radialen Geschwindigkeitskomponente in die Leitschaufelkanäle 13 ein und durchströmt die Leitschaufelkanäle 13, bis das gasförmige Medium durch das Leitelement 20 in eine axiale Richtung umgelenkt wird. Anschließend strömt das gasförmige Medium in axialer Richtung aus dem Abströmkanal 22 des zwei- ten Gehäuseelements 16 hinaus.
In Fig. 3a ist des Weiteren ein Beispiel für eine Form einer Leitschaufel 18 gezeigt. Die Leitschaufel 18 ist dabei beispielsweise in einer Art Tropfenform ausgebildet, d.h. die Leitschaufel 18 weist eine breite Eintrittskante 26 auf, die sich zum Austritt 28 hin verjüngt. Die Eintrittskante 26 ist dabei im Bereich 34 des Gehäuses 12 am ersten und zweiten Gehäuseelement 14, 16 befestigt bzw. fixiert. Die Austrittskante 28 ist wiederum in Richtung des Austrittsbereichs 36 des Gehäuses 12 beweglich befestig. Die Austrittskante 28 ist hierbei mit der Verstelleinrichtung 30 verbunden, um über die Verstelleinrichtung 30 in Umfangsrichtung geeignet gedreht bzw. verdreht werden zu können. Dabei ist in Fig. 3a die Leitschaufel 18 in einem Ausgangszustand gezeigt, in welchem die Leitschaufel 18 durch die Verstelleinrichtung 30 nicht verstellt bzw. verdreht ist. In den Fig. 3b und 3c ist die Leitschaufel 18 dagegen über die Verstelleinrichtung 30 gedreht bzw. verdreht. Genauer gesagt wird die Leitschaufel 18 im Bereich der Gehäusekontur 38 gedreht, während sie im Be- reich der Nabenkonturseite 40 nicht oder beispielsweise nur leicht gedreht wird. Grundsätzlich kann aber auch die Nabenkonturseite 40 wie die Gehäusekonturseite 38 entsprechend wahlweise beweglich gestaltet werden. Dadurch können beide Enden der Austrittskante 28 im Wesentlichen gleich stark ge- dreht bzw. verdreht werden.
In Fig. 4 ist die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drallerzeugungsapparats 10 in einer Schnittansicht gezeigt,
wobei der Drallerzeugungsapparat 10 vor einem Verdichter 42 eines Turboladers 44 angeordnet ist bzw. in einem Bereich des Verdichtergehäuses 46 davor befestigt ist. Die Befestigung des Drallerzeugungsapparats 10 ist dabei in Fig. 4 rein exem- plarisch und stark vereinfacht dargestellt. Der Drallerzeugungsapparat 10 wird an dem Verdichtergehäuse 46 des Turboladers 44 vorzugsweise geeignet dichtend befestigt, so dass dieser sich einerseits nicht ungewollt lösen kann und andererseits keine Undichtigkeiten zwischen dem Drallerzeugungs- apparat 10 und dem Verdichtergehäuse 46 auftreten.
Das Gehäuse 12 bzw. das erste und zweite Gehäuseelement 14, 16 des Drallerzeugungsapparats 10 weisen in dem Bereich außen um die Leitschaufeln 18 die zuvor genannte Spirale 48 auf. Diese ist mit wenigstens einem Einlass bzw. einer Zuführung 50 für ein gasförmiges Medium, wie Luft, versehen.
In eingebautem Zustand ist der Drallerzeugungsapparat 10 beispielsweise vor dem Verdichter 42 bzw. dessen Verdichterrad 52 angeordnet. Das erste Gehäuseelement 14 mit dem Leitelement 20 kann dabei aus einem elastischen und/oder flexiblen, wie beispielsweise einem Elastomerwerkstoff oder einem anderen geeigneten Material, oder einem festen Material hergestellt sein, wie beispielsweise einem festen wärme- bzw. hit- zebeständigen Kunststoff, aus Metall bzw. einer Metalllegierung oder eine Kombination aus wenigstens zwei oder drei der zuvor genannten Materialien. Das zweite Gehäuseelement 16 ist zumindest im Bereich 54 der Befestigung der Austrittskante 28 der jeweiligen Leitschaufel 18 aus einem elastischen Materi- al, wie beispielsweise einem Elastomerwerkstoff, gebildet. Grundsätzlich kann das zweite Gehäuseelement 16 auch im Wesentlichen vollständig aus dem elastischen Material bestehen. Des Weiteren kann der Bereich 56 der Befestigung der Eintrittskante 26 der jeweiligen Leitschaufel 18, der Abströmka- nal 22 und/oder der Bereich der Spirale 48 mit der Zuführung 50 für das gasförmige Medium, ebenfalls aus einem elastischen Material bestehen und/oder aus einem festen wärme- bzw. hit-
zebeständigen Kunststoff und/oder aus Metall bzw. einer Me- talllegierung.
Die Verstelleinrichtung 30 weist zum Verstellen der Leit- schaufeln 18 beispielsweise einen Verstellring 58 auf, der mit dem zweiten Ende bzw. der Austrittkante 28 der jeweiligen Leitschaufel 18 verbunden ist, beispielsweise über ein Stiftelement 60. Das Stiftelement 60 ist hierbei beispielsweise nur mit dem zweiten Gehäuseelement 16 verbunden nicht aber mit dem ersten Gehäuseelement 14. Sollen beide Enden der Austrittskante 18, d.h. das Ende der Austrittskante 18 an dem ersten und zweiten Gehäuseelement 14, 16 gedreht werden, so ist das Stiftelement 60 vorzugsweise mit dem ersten und zweiten Gehäuseelement 14, 16 verbunden, wobei die beiden Gehäu- seelemente 14, 16 dabei zumindest in dem Bereich der Austrittskante 18 aus einem elastischen Material bestehen, um die Verdrehung der Leitschaufel 18 nachzuvollziehen . Durch das Verdrehen beider Enden der Austrittskante 18 können die beiden Enden beispielsweise im Wesentlichen gleich stark ver- dreht werden.
Das Stiftelement 60 kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen kreisförmigen, ovalen und/oder e- ckigen Querschnitt. Der Querschnitt kann dabei durchgehend gleich sein oder variieren. Das Stiftelement kann wahlweise zusätzlich verstärkt werden, um beispielsweise ein gewünschtes Verdrehprofil zu erhalten. Zum Verstärken des Stiftelements 60 kann dieses beispielsweise zusätzlich über wenigstens eine oder mehrere Verstärkungsrippen verstärkt werden. Solche Verstärkungsrippen stellen jedoch lediglich ein Beispiel dar, wie das jeweilige Stiftelement 60 verstärkt werden kann. Die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Durch Drehen des Verstellrings 58 bzw. des mit ihm verbunde- nen Stiftelements 60 über einen entsprechenden Aktuator
(nicht dargestellt) können die Leitschaufeln 18 entsprechend verdreht werden, um einen geeigneten Vordrall zu erzeugen, um ein Verschieben der Pumpgrenze des Verdichters 42 zu kleine-
ren Massenströmen zu ermöglichen. Mit Bezug auf die Fig. 4, 3b und 3c, wird die Austrittskante 28 der Leitschaufel 18 im vorliegenden Beispiel auf der Gehäusekonturseite 38 gedreht, d.h. auf der Seite des zweiten Gehäuseelements 16, während die Austrittskante 28 der Leitschaufel 18 auf der Nabenkon- turseite 40 bzw. der Seite des ersten Gehäuseelements 14 beispielsweise nicht oder nur wenig verdreht wird.
In Fig. 5 ist ein vergrößerter Ausschnitt Z-Z einer Leit- schaufei 18 und der Verstelleinrichtung 30 gezeigt. Dabei ist der Bereich 56 des zweiten Gehäuseelements 16 gezeigt, in welchem die Eintrittskante 26 der Leitschaufel 18 befestigt ist. In diesem Bereich 56 ist die Leitschaufel 18 fest mit dem zweiten Gehäuseelement 16 verbunden. Weiter ist ein Be- reich 54 des zweiten Gehäuseelements 16 gezeigt, der aus einem elastischen Material besteht und an dem die Austrittskante 28 der Leitschaufel 18 beweglich befestig ist. Das zweite Gehäuseelement 16 ist in diesem Bereich elastisch ausgebildet, damit sich das Gehäuse 12 in diesem Bereich an die Bewe- gung der Leitschaufel 18 anpassen kann bzw. diese mitmachen kann .
Dabei ist der Verstellring 58 außen an dem Gehäuse 12 vorgesehen, wobei der Verstellring 58 beispielsweise aus Metall bzw. einer Metalllegierung besteht. Der Verstellring 58 ist beispielsweise über das Stiftelement 60 mit der Austrittskante 28 der Leitschaufel 18 verbunden. Der Verstellring 58 wird über wenigstens einen Aktuator (nicht dargestellt) gedreht, um die Austrittskante 28 der Leitschaufeln 18 um einen vorbe- stimmten Betrag nach rechts oder links zu drehen bzw. zu verschieben, um auf diese Weise einen geeigneten Vordrall zu erzeugen .
In Fig. 6 ist weiter eine stark vereinfachte Schnittansicht A-A des Drallerzeugungsapparats 10 gemäß Fig. 4 gezeigt. Das Leitelement 20 wurde dabei nicht dargestellt aus Gründen der Übersichtlichkeit. In Fig. 6 ist das erste Gehäuseelement 14 gezeigt, mit den Leitschaufeln 18 und des Weiteren der Spira-
Ie 48, welche um die Leitschaufeln 18 angeordnet ist und die Zuführung 50 zum Zuführen des gasförmigen Mediums.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines be- vorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
So ist die Form der Leitschaufeln 18, wie sie in den Figuren gezeigt ist, lediglich beispielhaft. Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene Verstelleinrichtung 30 mit einem Verstellring 58 beschränkt, der beispielsweise mit einem Stiftelement 60 verbunden ist. Es ist für den Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass es ei- ne Vielzahl von Möglichkeiten gibt, die Austrittskante 28 der Leitschaufeln 18 über eine Einrichtung geeignet hin- und her beweglich zu gestalten. Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung auch nicht auf die Ausgestaltung des Gehäuses 12 beschränkt, wie es mit Bezug auf die zuvor gezeigte Ausfüh- rungsform beschrieben wurde. Tatsächlich kann das Gehäuse 12 auf verschiedenste Arten ausgebildet sein, um eine radiale Geschwindigkeitskomponente des strömenden Mediums an Eintritt in die Leitschaufelkanäle zu ermöglichen und eine anschließende axiale Umlenkung der Strömung. Entsprechendes gilt auch für die Integration des Drallerzeugungsapparats 10 in das
Verdichtergehäuse 46 des Turboladers 44. Die Verbindung des Verdichtergehäuses 46 des Turboladers 44 mit dem Drallerzeugungsapparat 10 kann ebenfalls auf verschiedenste Arten erfolgen, solange der Drallerzeugungsapparat 10 sich dabei nicht ungewollt von dem Gehäuse 44 lösen kann und keine Undichtigkeiten zwischen dem Drallerzeugungsapparat 10 und dem Gehäuse 44 auftreten.
Claims
1. Drallerzeugungsapparat (10), insbesondere für einen Turbolader (44), zur Erzeugung eines Vordralls, wobei der Draller- zeugungsapparat (10) aufweist: ein Gehäuse (12) bestehend aus einem ersten und zweiten Gehäuseelement (14, 16), wobei zwischen den Gehäuseelementen (14, 16) entlang des Umfangs Leitschaufeln (18) angeordnet sind, wobei das Gehäuse derart ausgebildet ist, dass ein gas- förmiges Medium seitlich entlang des Umfangs in das Gehäuse einströmt, wobei das Gehäuse (12) ein Leitelement (20) aufweist, welches das gasförmige Medium in eine im Wesentlichen axiale Richtung umlenkt, bevor es aus dem Gehäuse (12) abströmt, und eine Verstelleinrichtung (30, 58) zum Verstellen der Leitschaufeln (58), um einen Vordrall zu erzeugen.
2. Drallerzeugungsapparat nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste und zweite Gehäuseelement (14, 16) eine um die Leitschaufeln (18) umlaufende Spirale (48) mit wenigstens einer Zuführung (50) bilden, zum Einströmen des gasförmigen Mediums seitlich entlang des Umfangs in das Gehäuse (12), wobei die Leitschaufeln mit einer radialen Geschwindigkeitskomponente angeströmt werden.
3. Drallerzeugungsapparat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die jeweiligen Leitschaufeln (18) mit ihrer Eintritts- kante (26) nach außen und mit ihrer Austrittskante (28) in das Gehäuseinnere gerichtet angeordnet sind, wobei die Leitschaufeln beispielsweise eine Tropfenform aufweisen, deren breiteres Ende die Eintrittskante (26) und deren schmäleres Ende die Austrittskante (28) bildet.
4. Drallerzeugungsapparat nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Eintrittskante (26) der jeweiligen Leitschaufel (18) an dem ersten und zweiten Gehäuseelement (14, 16) fixiert ist und die Austrittskante (28) der jeweiligen Leitschaufel (18) an dem ersten und/oder zweiten Gehäuseelement (14, 16) beweglich befestigt ist, wobei die Austrittskante (28) der Leit- schaufei (18) mit der Verstelleinrichtung (30) verbunden ist, um die Leitschaufel (18) zu bewegen, so dass ein vorbestimmter Vordrall erzeugt werden kann.
5. Drallerzeugungsapparat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leitschaufeln (18) ein elastisches Material aufweisen oder aus diesem bestehen, wobei das Material beispielsweise ein Elastomerwerkstoff ist.
6. Drallerzeugungsapparat nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gehäuse (12) zumindest in dem Bereich (54) in wel- ehern die Austrittskante (28) der Leitschaufel (18) an dem ersten und/oder zweiten Gehäuseelement (14, 16) beweglich befestigt ist, aus einem elastischen Material besteht, beispielsweise aus einem Elastomerwerkstoff, wobei wahlweise im Wesentlichen das gesamte Gehäuse (12) aus dem elastischen Ma- terial besteht oder dieses zumindest aufweist.
7. Drallerzeugungsapparat nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Bereich des ersten und zweiten Gehäuseelements (14, 16), an welchem die Eintrittskante (26) der jeweiligen Leitschaufel (18) befestigt ist aus einem elastischen Material, wie beispielsweise einem Elastomerwerkstoff, aus Metall bzw. einer Metalllegierung und/oder aus einem Kunststoff besteht.
8. Drallerzeugungsapparat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste Gehäuseelement (14) das Leitelement (20) zum Umlenken des gasförmigen Mediums aufweist, wobei das Leiteelement (20) beispielsweise kegelförmig ist und wobei das Leitelement (20) beispielsweise einteilig mit dem ersten Gehäuseelement (14) ausgebildet ist oder als separates Teil mit diesem verbindbar ist, wobei das erste Gehäuseelement (14) beispielsweise in dem Bereich des Leitelements (20) aus einem elastischen Material, wie beispielsweise einem Elastomer- werkstoff, aus Metall bzw. einer Metalllegierung und/oder aus Kunststoff besteht.
9. Drallerzeugungsapparat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das zweite Gehäuseelement (16) einen Abströmkanal (22) zum Abströmen des gasförmigen Mediums aufweist, wobei das zweite Gehäuseelement (16) beispielsweise im Bereich des Abströmkanals (22) aus einem elastischen Material, wie bei- spielsweise einem Elastomerwerkstoff, aus Metall bzw. einer Metalllegierung und/oder aus Kunststoff besteht.
10. Drallerzeugungsapparat nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verstelleinrichtung (30) in Form eines Verstellrings (58) ausgebildet ist, der mit der Austrittskante (28) der jeweiligen Leitschaufel (18) verbunden ist, wobei durch Drehen des Verstellrings (58) um einen vorbestimmten Betrag, die Leitschaufel (18) derart verstellt wird, so dass ein vorbestimmter Vordrall erzeugbar ist.
11. Drallerzeugungsapparat nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Verstellring (58) über ein Stiftelement (60) mit der Austrittskante (28) der Leitschaufel (18) verbunden ist, wo- bei das Stiftelement (60) wahlweise zusätzlich verstärkt ausgebildet ist.
12. Drallerzeugungsapparat nach wenigstens einem der Ansprü- che 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Verstellring (58) über wenigstens einen Aktuator gedreht wird, um die Leitschaufeln (18) zu verdrehen.
13. Turbolader (44) mit einem Verdichter (42), wobei ein Drallerzeugungsapparat (10) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12 vor dem Verdichter (42) angeordnet ist.
14. Turbolader nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leitschaufeln (18) des Drallerzeugungsapparats (10) derart über die Verstelleinrichtung (30) verstellbar sind, so dass ein Vordrall erzeugbar ist, der geeignet ist, die Pumpgrenze des Verdichters hin zu kleineren Massenströmen zu ver- schieben.
15. Turbolader nach wenigstens einem der Ansprüche 13 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Verdichtergehäuse (46) des Turboladers (44) in einem Bereich vor dem Verdichter (42) mit dem Drallerzeugungsapparat (10) verbindbar ist.
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