DE3912348A1 - Verdraengerturbine mit variabler verdraengung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdrängerturbine mit variabler Verdrängung und insbesondere eine solche Turbine zur Verwendung in einem Turbolader für einen Verbrennungsmotor.

Gemäß der JP-OS Nr. 62-2 82 122 besitzt eine Verdrängerturbine mit variabler Verdrängung eines Turboladers für einen Automotor in einem Auspuffkanal angeordnete variable Düsen zur Führung von Abgasen zu einem Laufrad. Die Öffnung der variablen Düsen wird etwa in Abhängigkeit von den Betriebs­ bedingungen des Verbrennungsmotors eingestellt, um die Strömungsgeschwindigkeit der auf das Laufrad auftreffenden Abgase zu steuern. Speziell besitzt die Verdrängerturbine mit variabler Verdrängung ein Turbinengehäuse, das einen Schneckenkanal definiert, der sich zum Außenumfang des Laufrades hin öffnet, um die Abgase so zu führen, daß sie verwirbelt auf das Laufrad auftreffen. Der Schneckenkanal enthält eine Anordnung von abwechselnd stationären und beweglichen Schaufeln, die vom Laufrad radial nach außen verlaufen und zwischen sich gegenüberliegenden Oberflächen die variablen Düsen bilden.

Die Öffnung der variablen Düsen kann durch Schwenken der beweglichen Schaufeln eingestellt werden. In einer Wand des Schneckenkanals sind Eingriffsteile, wie beispielsweise Stufen, vorgesehen, die mit den beweglichen Schaufeln in Eingriff treten, um die Winkelverschiebung der beweglichen Schaufeln zu begrenzen, wodurch eine Minimalöffnung der variablen Düsen realisiert wird. Die Stufen sind in bezug auf die Form der beweglichen Schaufeln komplementär geformt.

Bei der in der vorgenannten Druckschrift beschriebenen Verdrängerturbine mit variabler Verdrängung ist die Steuer­ barkeit des Turboladers vergrößert, da ein größerer Bereich der variablen Öffnungen der variablen Düsen gewährleistet ist.

Die beschriebene Verdrängerturbine mit variabler Verdrängung muß jedoch mit hoher Präzision bearbeitet werden, da die schaufelförmigen Stufen zur Realisierung der Minimalöffnung der variablen Düsen sehr genau geformt sein müssen. Der Herstellungsprozeß einer solchen Turbine ist daher aufwendig und sehr teuer. Die genannte Druckschrift zeigt weiterhin eine Ausführungsform mit zwei stationären Schaufeln und zwei beweglichen Schaufeln. Bei weniger beweglichen Schaufeln sind jedoch die Düsen bzw. Öffnungen zur Führung von Abgasen vom Schneckenkanal zum Laufrad weit voneinander beabstandet, wodurch der Wirkungsgrad der Turbine nachteilig beeinflußt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängerturbine mit variabler Verdrängung anzugeben, bei der unabhängig von der Anzahl der verwendeten beweglichen Schaufeln und selbst bei einem kleinen Schwenkwinkel der beweglichen Schaufeln zur Realisierung eines größeren Turbinenwirkungsgrades eine ausreichende Menge an Abgas zu einem Laufrad geleitet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Verdrängerturbine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines Turboladers mit einer Verdrängerturbine mit variabler Verdrängung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Teilansicht in Richtung eines Pfeiles II in Fig. 1;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, welche eine Verdrängerturbine mit variabler Verdrängung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine Ansicht eines Mechanismus zur Realisierung eines Minimalwinkels für variable Düsen in der Verdrängerturbine mit variabler Verdrängung nach Fig. 3; und

Fig. 5 einen Teilschnitt einer Verdrängerturbine mit variabler Verdrängung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist eine Verdrängerturbine 12 mit variabler Verdrängung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einem Turbolader 11 mit einem Kompressor 13 vorgesehen. Der Turbolader 11 umfaßt ein die Turbine 12 mit variabler Verdrängung aufnehmendes Turbinengehäuse 14 und ein den Kompressor 13 aufnehmendes Kompressorgehäuse 15. Das Turbinengehäuse 14 und das Kompressorgehäuse 15 sind über ein zwischen ihnen angeordnetes zentrales Gehäuse 16 fest miteinander gekoppelt. Das Kompressorgehäuse 15 definiert einen im wesentlichen zylindrischen Axialkanal 20 sowie einen um den Kanal 20 verlaufenden Schneckenkanal 21. Am Ende einer Öffnung im Kompressorgehäuse 15 im Bereich des zentralen Gehäuses 16 ist mittels Schrauben 18 und einer Befestigungsplatte 19 eine Rückplatte 17 verbunden, wodurch die Öffnung im Kompressorgehäuse 15 verschlossen ist. Die Rückplatte 17 ist beispielsweise mittels (nicht dargestell­ ter) Schrauben auch am zentralen Gehäuse 16 befestigt. Das Kompressorgehäuse 15 ist daher über die Rückplatte 17 am zentralen Gehäuse 16 befestigt. Gemäß Fig. 1 besitzt der Axialkanal 20 im Kompressorgehäuse 15 ein beispielsweise mit einem (nicht dargestellten) verbundenes rechtsseitiges Ende. Der Außenumfang des Schneckenkanals 21 besitzt einen beispielsweise mit einem (nicht dargestellten) Vergaser in Verbindung stehenden Luftauslaß. Das linksseitige Ende des Axialkanals 20 steht mit dem inneren Umfangsende des Schneckenkanals 21 in einem Bereich in Verbindung, in dem ein drehbares Kompressorschaufelrad 22 angeordnet ist. Dieses Kompressorschaufelrad 22 ist, wie dargestellt, mit dem rechtsseitigen Ende einer Welle 23 verbunden, die zentral drehbar im zentralen Gehäuse 16 gelagert ist. Wie im folgenden noch beschrieben wird, kann die Welle 23 durch ein mit ihrem linksseitigen Ende gekoppeltes Laufrad 35 um ihre eigene Achse gedreht werden. Das Laufrad 35, die Welle 23 und das Turbinenschaufelrad 22 sind daher gemeinsam mitein­ ander drehbar. Die Welle 23 dient als Ausgangswelle der Turbine 12.

Im zentralen Gehäuse 16 sind zwei Lagerhalter 24 a, 24 b angeordnet. Die Welle 23 ist drehbar durch Lager 25 a, 25 b gelagert, die in den Lagerhaltern 24 a, 24 b montiert sind und in bezug auf die Welle 23 und die Lagerhalter 24 a, 24 b drehbar sind.

Die Lagerhalter 24 a, 24 b und die Lagerhalter 25 a, 25 b bilden eine Schwimmlagereinrichtung.

Die Welle 23 besitzt einen über den rechtsseitigen Lagerhal­ ter 24 b axial nach rechts hinaus verlaufenden Teil kleineren Durchmessers (Fig. 1). Dieser Teil kleineren Durchmessers der Welle 23 verläuft axial durch eine Buchse 26, die in eine zentrale Öffnung in der Rückplatte 17 eingepaßt ist, und in den Axialkanal 20, in dem das Kompressorschaufelrad 22 mit dem Teil kleineren Durchmessers der Welle 23 gekoppelt ist. Das zentrale Gehäuse 16 besitzt einen Ölzuführungs- bzw. Ablaufkanal 30, 31 im oberen bzw. unteren Lagerhalter 24 a, 24 b sowie einen den Lagerhalter 24 im Bereich des Turbinen­ gehäuses 14 umgebenden Kühlmantel 32. Ein oberes Ende des Ölzuführungskanals 23 steht mit einer (nicht dargestellten) Ölpumpe in Verbindung, während ein unteres Ende mit der Schwimmlagereinrichtung 24 a, 24 b, 25 a, 25 b in Verbindung steht. Eine untere Öffnung des Ölabflußkanals 31 steht beispielsweise mit einem (nicht dargestellten) Tankbehälter in Verbindung. Durch den Ölzuführungskanal 30 wird der Schwimmlagereinrichtung 24 a, 24 b, 25 a, 25 b zur Schmierung und Kühlung Schmieröl zugeführt. Das Schmieröl fließt sodann durch den Ölablaufkanal 31 und wird vom Tankbehälter aufgenommen. Der Kühlmantel 32 besitzt eine untere Wasser­ einlaßöffnung und eine obere Wasserauslaßöffnung (die beide nicht dargestellt sind). Der unteren Wassereinlaßöffnung wird mittels einer (nicht dargestellten) Wasserpumpe ein Kühlmedium zugeführt, das nach Kühlung des zentralen Gehäuses 16 aus der oberen Wasserauslaßöffnung in einen (nicht dargestellten) Wasserbehälter ausläuft. Das zentrale Gehäuse 16 wird das durch den Kühlmantel 32 strömende Kühlmedium gekühlt, um durch einen Wärmestau verursachte nachteilige Effekte zu reduzieren.

Das Turbinengehäuse 14 besitzt in seiner rechtsseitigen Wand (Fig. 1) eine Öffnung, in die das linksseitige Ende des zentralen Gehäuses 16 eingepaßt ist. Eine die Öffnung des Turbinengehäuses 14 verschließende Basisplatte 33 ist zwischen den Außenrand der Öffnung und das linksseitige Ende des zentralen Gehäuses 16 geklemmt. Der Außenumfang der Öffnung des Turbinengehäuses 14 und der Außenumfang des linksseitigen Ende des zentralen Gehäuses 16 besitzen Befestigungsflansche 14 a, 16 a, deren Umfangsränder mittels einer Klemmplatte 34 aneinander befestigt sind, wodurch das Turbinengehäuse 14 und das zentrale Gehäuse 16 fest mitein­ ander verbunden sind.

Ein linksseitiges Ende der Welle 23 verläuft durch die Basisplatte 33 in das Turbinengehäuse 34 und lagert das Laufrad 35 das axial unbeweglich im freien Ende der Welle 23 verkeilt ist und eine Anzahl von Blättern aufweist. Das Turbinengehäuse 14 bildet einen spiralförmigen Schneckenka­ nal 36 sowie einen im wesentlichen zylindrischen Axialkanal 37, der zentral durch den Schneckenkanal 36 verläuft. Das Laufrad 35 ist im Axialkanal 37 angeordnet, dessen linkssei­ tiges Ende etwa mit einem (nicht dargestellten) Schalldämp­ fer in Verbindung steht. Das Turbinengehäuse 14 besitzt weiterhin einen Abgaseinlaß 14 b, der sich tangential in den Schneckenkanal 36 öffnet und mit einem (nicht dargestellten) Motor gekoppelt ist, um von diesem kommende Abgase in den Schneckenkanal 36 zu leiten. Der Schneckenkanal 36 und der Axialkanal 37 sind durch einen Übergangsraum radial mitein­ ander verbunden, der als verengter Hals 36 a dient, in dem variable Düsen 38 vorgesehen sind. In den Schneckenkanal 36 eingeleitete Abgase werden durch die variablen Düsen 38 und (im folgenden noch zu beschreibende) Umführungskanäle 43 als verwirbelte Strömung zum Laufrad 35 geführt, wodurch dieses in Rotation versetzt wird. Danach werden die Abgase durch den Axialkanal 37 (Auslaßkanal) in den Schalldämpfer geleitet.

Fig. 2 zeigt den Turbolader 12 gesehen in Richtung eines Pfeils II in Fig. 1, wobei jedoch das Turbinengehäuse 14 aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen ist. An die Basis­ platte 33 sind abwechselnd feste Schaufeln 39 und bewegliche Schaufeln 40 befestigt, welche zusammen in einer kreisförmi­ gen Anordnung konzentrisch zum Laufrad 35 angeordnet sind. Die festen Schaufeln 39 sind im wesentlichen flügelförmig ausgebildet d.h., sie werden von der Wurzel zum freien Ende hin fortlaufend spitzer. Sie sind durch Schweißen oder anderweitige feste Verbindung so an der Basisplatte 33 befestigt daß sie in Umfangsrichtung verlaufen. Die beweglichen Schaufeln 40 sind ebenfalls im wesentlichen flügelförmig ausgebildet und mit ihrer Wurzel am inneren Ende einer drehbaren Welle 41 befestigt, die drehbar so durch die Basisplatte 33 verläuft, daß die beweglichen Schaufeln 40 in Umfangsrichtung verlaufen.

Mit einer (nicht dargestellten) Betätigungseinrichtung gekoppelte Gelenke 42 sind mit den Außenenden der drehbaren Wellen 41 verbunden, welche im Bereich des zentralen Gehäuses 16 angeordnet sind. Wenn die Wellen 41 durch die Betätigungseinrichtung über die Gelenke 42 gedreht werden, so werden die beweglichen Schaufeln 40 mit den Wellen 41 radial winkelmäßig um die Achsen dieser Wellen 41 bewegt. Die variablen Düsen 38 sind zwischen der radial inneren Oberfläche des freien Endes einer der festen Schaufeln 39 und der radial äußeren Oberfläche des freien Endes einer benachbarten beweglichen Schaufel 40 ausgebildet. In den festen Schaufeln 39 ist jeweils ein im wesentlichen radialer Umführungskanal 43 vorgesehen, der ein radial inneres offenes Ende im Bereich des Laufrades 35 besitzt und unter einem vorgegebenen Winkel in bezug auf das Drehzentrum des Laufrades 35 geneigt ist. Diese Umführungskanäle 43 umführen die entsprechenden variablen Düsen 38, so daß die Abgase immer vom Schneckenkanal 36 durch die Umführungskanäle 43 zum Laufrad 35 strömen können.

Der Turbolader 11 arbeitet folgendermaßen:

In Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors betätigt die Betätigungseinrichtung die Gelenke 42, um die beweglichen Schaufeln 40 winkelmäßig einzustellen, wodurch wiederum die Öffnung der variablen Düsen 38 eingestellt wird. Gemäß Fig. 2 sind die variablen Düsen 38 vollständig geschlossen, wenn die freien Enden der beweglichen Schaufeln 40 gegen die entsprechenden freien Enden der festen Schau­ feln 39 gehalten werden. Selbst wenn die variablen Düsen 38 vollständig geschlossen sind, wird jedoch der Schneckenkanal 36 durch die Umführungskanäle 43 mit dem das Laufrad 35 umgebenden Raum in Verbindung gehalten. Die Umführungskanäle 43 legen daher eine Minimalöffnung fest, über die der Schneckenkanal 36 mit dem das Laufrad 35 umgebenden Raum in Verbindung steht.

Vom Abgaseinlaß 14 b in den Schneckenkanal 36 in der Verdrän­ gerturbine 12 mit variabler Verdrängung eingeleitete Abgase werden durch die Umführungskanäle 43 unter einem vorgegebe­ nen Winkel gegen das Drehzentrum des Laufrades 35 geführt. Sind die variablen Düsen in den Hälsen 36 a auch nur gering­ fügig geöffnet, so werden die Abgase im Schneckenkanal 36 auch durch die variablen Düsen 36 auf das Laufrad 35 geführt, wobei durch die variablen Düsen 38 eine Verengung erfolgt. Dabei werden die durch die variablen Düsen 38 und die Umführungskanäle 43 geführten Abgase in geeigneter Richtung auf das Laufrad 35 geführt, um dieses in Drehung zu versetzen. Rotiert das Laufrad 35, so werden die Welle 23 und das Kompressorschaufelrad 22 gemeinsam in Drehung versetzt, so daß der Kompressor 13 Luft verdichten kann.

Wie oben erläutert, sind die Umführungskanäle 43 in den entsprechenden festen Schaufeln 39 in die variablen Düsen 38 umführende Art vorgesehen, so daß eine Minimalöffnung gewährleistet ist, über die der Schneckenkanal 36 mit dem das Laufrad 35 umgebenden Raum in Verbindung steht. Daher kann eine ausreichende Abgasmenge durch die Umführungskanäle 43 strömen und unabhängig vom Neigungswinkel der beweglichen Schaufeln 40 unter einem bestimmten Winkel auf das Laufrad 35 auftreffen. Unabhängig von der Winkelstellung des Laufrades 35 und dem Neigungswinkel der beweglichen Schau­ feln 40 wird daher die Energie der zugeführten Abgase wirksam in Rotationsenergie des Laufrades 35 überführt, so daß ein hoher Turbinenwirkungsgrad gewährleistet ist. Die Umfüh­ rungskanäle 43 können ohne Erhöhung der Anzahl der bewegli­ chen Schaufeln 40 sowie der festen Schaufeln 39 realisiert werden. Im Bedarfsfall können in jeder der festen Schaufeln 39 mehrere Umführungskanäle vorgesehen werden, wobei Umführungskanäle auch in den beweglichen Schaufeln 40 vorgesehen werden können. Die Verdrängerturbine 12 mit variabler Verdrängung ist daher einfach aufgebaut und kann billig hergestellt werden.

Der Schneckenkanal 36 besitzt eine Minimalöffnung für die Verbindung mit dem das Laufrad 35 umgebenden Raum, ohne daß in einer seiner Wandflächen Stufen oder ähnliche Elemente zum Abstoppen der beweglichen Schaufeln 40 vorgesehen sind. Die Umführungskanäle 43 können mittels eines relativ einfa­ chen Verfahrens realisiert werden, wobei für die äußeren Profile der Schaufeln 39, 40, welche zusammen die variablen Düsen 38 bilden, keine hohe Genauigkeit erforderlich ist. Die Verdrängerturbine 12 mit variabler Verdrängung kann daher mittels eines einfachen Verfahrens hergestellt werden. Die Umführungskanäle 43 sind sehr dauerhaft, da sie von den beweglichen Schaufeln 40 unabhängig sind.

Fig. 3 zeigt eine generell mit 112 bezeichnete Verdränger­ turbine mit variabler Verdrängung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Diese Verdrängerturbine 112 mit variabler Verdrängung gemäß Fig. 3 ist in der gleichen Richtung wie die Verdrängerturbine 12 mit variabler Verdrän­ gung gemäß Fig. 2 gesehen. Diejenigen Teile der Turbine nach Fig. 3, welche mit den Teilen der Turbine 12 identisch sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden im folgenden nicht genauer beschrieben.

Gemäß Fig. 3 besitzen die festen Schaufeln 39 jeweils eine Ausnehmung 39 a im Bereich ihrer Wurzel. Eine Oberfläche der festen Schaufeln 39, welche die jeweilige Ausnehmung 39 a bildet, sowie eine gegenüberstehende Oberfläche im Bereich der Wurzel einer benachbarten beweglichen Schaufel bilden zwischen sich einen Umführungskanal 143. Dieser Umführungs­ kanal 143 besitzt ein offenes Ende im Bereich des Laufrades 35 das unter einem vorgegebenen Winkel zum Drehzentrum des Laufrades 35 geneigt ist. Die Umführungskanäle 143 sind in die entsprechenden variablen Düsen 38 umführender Form angeordnet und ermöglichen eine Strömung von Abgasen vom Schneckenkanal 36 zum Drehzentrum des Laufrades 35 unter einem bestimmten Winkel.

In der Verdrängerturbine 112 mit variabler Verdrängung sind in einer Wandfläche des Schneckenkanals 36 (nicht darge­ stellte) Stufen vorgesehen, welche einen minimalen Begren­ zungswinkel der beweglichen Schaufeln 40 festlegen, wodurch eine Minimalöffnung für die variablen Düsen 38 realisiert wird. Das bedeutet, daß der Minimalwert der Öffnung der variablen Düsen 38 auf einen vorgegebenen Winkel eingestellt ist, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Selbst wenn die Öffnung der variablen Düsen 38 minimal ist, können daher Abgase im Schneckenkanal 36 durch die Umführungskanäle 38 sowie die variablen Düsen 38 zum Laufrad 35 strömen.

Da die die Umführungskanäle 143 bildenden Ausnehmungen 39 a in einfacher Weise in den festen Schaufeln 39 ausgebildet werden können, bietet die Verdrängerturbine 112 mit variab­ ler Verdrängung Vorteile gegenüber der Verdrängerturbine 12 mit variabler Verdrängung gemäß den Fig. 1 und 2. Werden die variablen Düsen 38 auf ihren Minimalwert geöffnet, so werden Abgase im Schneckenkanal 36 durch die Umführungskanäle 43 und die variablen Düsen 38 auf das Laufrad 35 geleitet. Selbst bei minimaler Öffnung der variablen Düsen 38 wird daher ein hoher Turbinenwirkungsgrad erreicht, wobei der Motor ausreichend überladen wird, wenn er im Bereich kleiner Drehzahlen arbeitet.

Fig. 4 zeigt einen Mechanismus 150 zur Einstellung eines Mi­ nimalwinkels für die variablen Düsen 38 gemäß Fig. 2, welcher an Stelle der (nicht dargestellten) Stufen in der Wandfläche des Schneckenkanals 36 verwendbar ist.

Der Mechanismus 150 besitzt an einer Kolbenstange 152 einer Betätigungseinrichtung befestigte Eingriffselemente 152 a, 152 b und eine als Anschlag am Turbinengehäuse 140 befestigte Einstellschraube 153. Die Betätigungseinrichtung 151 wird in Abhängigkeit von den Betriebszuständen eines Verbrennungsmo­ tors betätigt, um die Kolbenstange 152 in durch Pfeile A, B bezeichneten Richtungen zu bewegen. Die Kolbenstange 152 ist mit ihrem freien Ende über einen Gelenke 154 aufweisenden (nicht dargestellten) Transmissionsmechanismus mit den drehbaren Wellen der beweglichen Schaufeln 40 gekoppelt (in Fig. 4 nicht dargestellt). Wenn die Kolbenstange 152 in der durch den Pfeil A angegebenen Richtung bewegt wird, so dreht der Gelenkmechanismus die beweglichen Schaufeln 40 in Schließrichtung. Wird die Kolbenstange 152 in der durch den Pfeil B angegebenen Richtung bewegt, so dreht der Gelenkme­ chanismus die beweglichen Schaufeln 40 in Öffnungsrichtung. Die Eingriffselemente 152 a, 152 b können an den entsprechen­ den sich gegenüberliegenden Enden des Anschlages 153 angreifen, um eine maximale und eine minimale Öffnung der beweglichen Schaufeln 40 zu realisieren. Gemäß Fig. 4 greift das Angriffselement 152 a an einem der sich gegenüberliegen­ den Enden des Anschlags 153 an, um die beweglichen Schaufeln 40 bis zu einem Minimum zu öffnen (in Fig. 4 nicht darge­ stellt).

Fig. 5 zeigt eine Verdrängerturbine 212 mit variabler Verdrängung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfin­ dung. Diese Verdrängerturbine 212 mit variabler Verdrängung besitzt ein Laufrad 235 und einen Axialkanal 237. Die Verdrängerturbine 212 mit variabler Verdrängung unterschei­ det sich von der Verdrängerturbine 12 mit variabler Verdrän­ gung in den folgenden Merkmalen:

Die Turbine 212 besitzt feste Schaufeln 239 und bewegliche Schaufeln 240, welche in den in Strömungsrichtung zu vorderst liegenden Bereichen in einem Hals 236 a und damit im wesentlichen in einem Schneckenkanal 236 angeordnet sind. Variable Düsen 238, welche zusammen die Schaufeln 239, 240 bilden, sind daher im Schneckenkanal 236 angeordnet. Ein Antriebsmechanismus 260 zur Drehung von drehbaren Wellen 241 der beweglichen Schaufeln 240 ist in einem zentralen Gehäuse 216 eines Turboladers angeordnet, der die Verdrängerturbine 212 mit variabler Verdrängung enthält.

Die erfindungsgemäße Verdrängerturbine mit variabler Verdrängung besitzt also ein in einem Gehäuse angeordnetes Laufrad, einen im Gehäuse ausgebildeten, das Laufrad umgebenden Schneckenkanal sowie wenigstens eine feste Schaufel und wenigstens eine bewegliche Schaufel, die zwischen dem Schneckenkanal und dem Laufrad sowie abwech­ selnd in Drehrichtung des Laufrades angeordnet sind und zusammen eine variable Düse bilden, deren Öffnung als Funktion der Winkelbewegung der beweglichen Schaufel einstellbar ist. Wenigstens eine der festen Schaufeln und der beweglichen Schaufeln bilden einen die variable Düse umführenden Umführungskanal.

Claims (10)

1. Verdrängerturbine (12, 112, 212) mit variabler Verdrän­ gung mit
einem Gehäuse (14; 114),
einem im Gehäuse (14. 114) angeordneten Laufrad (35; 235),
einem im Gehäuse (14; 114) ausgebildeten, das Laufrad (35; 235) umgebenden Schneckenkanal (36; 236), wenigstens einer festen Schaufel (39, 239) und wenig­ stens einer beweglichen Schaufel (40; 240), die zwischen dem Schneckenkanal (36, 236) und dem Laufrad (35; 235) vorgesehen und abwechselnd als ringförmige Anordnung in Drehrichtung des Laufrades (35; 235) angeordnet sind,
einer durch die Schaufeln (39, 40; 239, 240) gebildeten und eine in Abhängigkeit von der Winkelbewegung der beweglichen Schaufel (40; 240) einstellbare Öffnung aufweisenden variablen Düse (38; 238)
und einem in wenigstens einer der Schaufeln (39, 40) ausgebildeten, die variable Düse (38) umführenden Kanal (43; 143).

2. Verdrängerturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umführungskanal (43; 143) ein offenes Ende im Bereich des Laufrades (35) aufweist und in bezug auf das Drehzentrum (23) des Laufrades (35) unter einem vorgegebenen Winkel geneigt ist.

3. Verdrängerturbine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umführungskanal (43) in der festen Schaufel (39) ausgebildet ist.

4. Verdrängerturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umführungskanal (143) zwischen einer Oberfläche einer in einem benachbarten Ende der festen Schaufel (39) ausgebildeten Ausnehmung (39 a) und einer zur festen Schaufel (39) benachbarten Oberfläche eines benachbarten Endes der beweglichen Schaufel (30) ausgebildet ist.

5. Verdrängerturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Düse (38) zwischen einem schwenkbaren freien Ende der beweglichen Schaufel (40) und einem dieser zugekehrten Ende der festen Schaufel (39) ausgebildet ist.

6. Verdrängerturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Schaufel (40) in bezug auf einen Punkt winkelmäßig bewegbar ist, wo das schwenkbare freie Ende der beweglichen Schaufel (40) an dem zugekehrten Ende der festen Schaufel (39) anstößt, um die variable Düse (38) vollständig zu schließen, und daß der Schneckenkanal (36) zum Laufrad (35) hin durch eine minimale Öffnung offen ist, welche durch den Umführungskanal (43) gebildet wird, wenn die variable Düse (38) vollständig geschlossen ist.

7. Verdrängerturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (114) einen Mechanismus (150) zur Realisierung eines minimalen Winkels der Winkelbewegung der beweglichen Schaufel (40) aufweist, um eine minimale Öffnung für die variable Düse (38) zu realisieren,
und daß der Schneckenkanal (36) über den Umführungskanal (143) und die variable Düse (38) mit einem das Laufrad (35) umgebenden Raum in Verbindung gehalten wird, wenn die variable Düse (38) bis auf die minimale Öffnung geöffnet ist.

8. Verdrängerturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch
einen zentral durch den Schneckenkanal (36) verlaufenden und das Laufrad (35) aufnehmenden Axialkanal (37)
und einen als Übergangsraum zwischen dem Schneckenkanal (36) und dem Axialkanal (37) vorgesehenen verengten Hals (36 a), in dem die variable Düse (38) angeordnet ist.

9. Verdrängerturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch
einen zentral durch den Schneckenkanal (236) verlaufen­ den und das Laufrad (235) aufnehmenden Axialkanal (237),
einen als Übergangsraum zwischen dem Schneckenkanal (236) und dem Axialkanal (237) ausgebildeten verengten Hals (236 a)
und einer Anordnung der variablen Düse (238) im Schnec­ kenkanal (in 236) in Strömungsrichtung vor dem Hals (236 a).

10. Verdrängerturbine (12; 112; 212) mit variabler Verdrän­ gung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem Turbinengehäuse (14; 114)
einer im Turbinengehäuse (14; 114) drehbar gelagerten Turbinenausgangswelle (23),
einem auf der Turbinenausgangswelle (23) im Turbinenge­ häuse (14; 114) montierten Laufrad (35; 235),
einem im Gehäuse (14; 114) ausgebildeten, das Laufrad (35; 235) umgebenden Schneckenkanal (36; 236),
und einem zwischen dem Schneckenkanal (36; 236) und dem Laufrad (35; 235) vorgesehenen, einer einstellbare Öffnung aufweisenden Verengungsmechanismus (38, 39, 40, 43; 38, 39, 40, 143) zur Führung von Abgasen vom Schneckenkanal (36; 236) zum Laufrad (35; 235), der wenigstens eine unveränderbare Verengung (43; 143) zur Führung eines Teils der Abgase vom Schneckenkanal (36) zum Laufrad (35) und wenigstens eine unabhängig von der unveränderbaren Verengung (43; 143) angeordnete und eine einstellbare Öffnung aufweisende veränderbare Verengung (38; 138) umfaßt.