DE10028732A1 - Abgasturbine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasturbine für einen Turbolader mit einem Laufrad, das drehbar in einem Turbinengehäuse mit einem spiralförmigen Einlasskanal gelagert ist, an den sich ein das Laufrad umgebender Ringraum anschließt, wobei nahe dem äußeren Umfang des Laufrads axial in den Ringraum ein Leitgitter geschoben werden kann, das Leitschaufeln aufweist, zwischen einem Innenteil und dem Turbinengehäuse in einem Ringspalt geführt und über einen Axialschieber durch eine Schiebehülse axial verschiebbar ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass das Leitgitter mit dem Axialschieber, das Innenteil und/oder die Schiebehülse aus einem austenitischen Stahlgusswerkstoff mit folgenden Bestandteilen hergestellt ist: DOLLAR A C 0,2%; Si 1,5-2,5%; Mn 2,00%; P 0,045%; S 0,03%; Cr 24,0-26,0%; Ni 19-22% und W 5%.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasturbine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 196 45 388 A1 ist eine gattungsgemäße Abgasturbine bekannt, bei der ein Leitgitter zwischen einem spiralförmigen Einlasskanal und einem Laufrad axial in einen Ringraum einge­ rückt werden kann. An seiner freien Stirnseite weist das Leitgitter eine Deckscheibe auf, die in einer zurückgeschobenen Position des Leitgitters einen Ringspalt zwischen dem Turbinengehäu­ se und einem Innenteil zum Führen des Leitgitters abdeckt. Das Leitgitter und das Innenteil sind den hohen Temperaturen der Abgase ausgesetzt. Sie unterliegen außerdem großen Tempera­ turschwankungen in den unterschiedlichen Betriebsbereichen, was zu Wärmespannungen und unterschiedlichen Wärmedehnungen führt. Letztere können Verzüge der Bauteile bewirken, wodurch sich einerseits die geometrischen Auslegungen ändern und andererseits an den beweg­ ten Bauteilen in Führungen Reibungsverluste entstehen können. Außerdem können sich die Betätigungseinrichtung und das Leitgitter in den Führungen verklemmen. Ferner sind die Bau­ teile dem korrosiven Einfluss der aggressiven Abgase ausgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für das Leitgitter mit dem Axialschieber, das Innenteil mit seiner Führung und/oder für eine Schiebehülse einen Werkstoff vorzuschlagen, der den schwierigen Betriebsbedingungen standhält und dennoch einfach zu bearbeiten ist. Diese Aufga­ be wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Nach der Erfindung sind das Leitgitter mit dem Axialschieber, das Innenteil und/oder die Schie­ behülse aus einem austenitischen Stahlgusswerkstoff mit folgenden Bestandteilen hergestellt:
C ≦ 0,2%; Si 1,5-2,5%; Mn ≦ 2,00%; P ≦ 0,045%; S ≦ 0,03; Cr 24,0-26,0%; Ni 19-22%; und W ≦ 5%. Der Werkstoff zeichnet sich durch eine hohe Verschleiß-, Warm- und Korrosionsfestig­ keit aus und ist somit bestens für den harten Einsatz geeignet. Er ist schweißbar und einfach mechanisch zu bearbeiten, wodurch die Bauteile leicht herzustellen sind. Schließlich verändern die Bauteile wegen des geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstoffs ihre Form unter der Wärmeeinwirkung der Abgase nur geringfügig. Die Gefahr ist somit äußerst gering, dass ein bewegtes Bauteil in seiner Führung klemmt.

Der Anteil an Wolfram soll erfindungsgemäß unter 5% liegen. Bevorzugte Bereiche liegen zwi­ schen 1,4% bis 1,8% oder in einem Bereich von ca. 2% Wolfram. Außer Wolfram können etwa in der gleichen Größenordnung Niob, Tantal und/oder Molybdän zulegiert werden, wobei zu beachten ist, dass die Bildung von δ-Ferrit vermieden wird.

Bauteile aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff zeichnen sich durch einen störungsfreien, langfristigen Einsatz unter hohen Temperaturen und Temperaturschwankungen aus. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Aus­ führungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Turbinengehäuse einer Abgasturbine ohne Laufrad mit einem ausgerückten Leitgitter und

Fig. 2 einen Längsschnitt nach Fig. 1 mit einem eingerückten Leitgitter.

In einem Turbinengehäuse 1 ist ein doppelflutiger, spiralförmiger Einlasskanal 13 vorgesehen, der in einen Ringraum 8 mündet. An diesen schließt sich in radialer Richtung nach innen ein nicht näher dargestelltes Laufrad der Abgasturbine an, durch das die Abgase in einen axial gerichteten Auslasskanal 14 strömen.

In einem Ringspalt 3 zwischen dem Turbinengehäuse 1 und einem Innenteil 4 ist ein ringförmi­ ger Axialschieber 2 vorgesehen, der ein Leitgitter 9 mit Leitschaufeln 10 trägt. Die stirnseitigen Enden der Leitschaufeln 10 sind durch Deckscheiben 11 und 12 miteinander verbunden. Ein beschaufelter Bereich 15 des Leitgitters 9 entspricht der axialen Erstreckung 16 des Ringraums 8. An dem Ende des Axialschiebers 2, das dem Leitgitter 9 abgewandt ist, befinden sich Gleitzapfen 6, mit denen der Axialschieber 2 in Umfangsrichtung in einer Kulisse 7 des Innenteils 4 axial verschiebbar geführt ist. Auf die Gleitzapfen 6 wirkt stirnseitig eine Schiebehülse 5, die den Axialschieber 2 mit dem Leitgitter 9 in den Ringraum 8 einrückt (Fig. 2) oder aus dem Ringraum 8 ausrückt (Fig. 1). Im eingerückten Zustand des Axialschiebers 2 greift die Deck­ scheibe 11 in eine Ausnehmung 19 des Turbinengehäuses 1 ein und wird von dieser auf der Anströmseite axial überdeckt, so dass die Deckscheibe 11 die Strömung durch den Ringraum 8 nicht stört und die Abgase ausschließlich durch die Leitschaufeln 10 umgelenkt werden, die die axiale Erstreckung 16 des Ringraums 8 vollständig überdecken. Dabei ist es zweckmäßig, dass die Kanten 20 und 21 der Deckscheiben 11 und 12, die auf der Anströmseite den Leitschaufeln 10 zugewandt sind, abgerundet sind und/oder bündig mit der Kontur 18 des Einlaßkanals 13 abschließen (Fig. 2). Im ausgerückten Zustand des Axialschiebers 2 (Fig. 1) tritt die Deckscheibe 11 so weit in den Ringspalt 3 ein, so dass ihre den Leitschaufeln 10 zugewandte Kontur 17 bündig mit der Kontur 18 des Einlasskanals 13 abschließt. Das Leitgitter 9 mit dem Axialschie­ ber 2, das Innenteil 4 und/oder die Schiebehülse 5 sind aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff gefertigt, so dass sie trotz der großen aggressiven und thermischen Belastung durch die Abgase eine hohe ausfallsichere Lebensdauer erreichen.

Claims (3)

1. Abgasturbine für einen Turbolader mit einem Laufrad, das drehbar in einem Turbinengehäuse mit einem spiralförmigen Einlasskanal gelagert ist, an den sich ein das Laufrad umgebender Ringraum anschließt, wobei nahe dem äußeren Umfang des Laufrads axial in den Ringraum ein Leitgitter geschoben werden kann, das Leitschaufeln aufweist, zwischen einem Innenteil und dem Turbinengehäuse in einem Ringspalt geführt und über einen Axialschieber durch eine Schiebehülse axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitgitters (9) mit dem Axialschieber (2), das Innenteil (4) und/oder die Schiebehülse (5) aus einem austenitischen Stahlgusswerkstoff mit folgenden Bestandteilen hergestellt ist:
C ≦ 0,2%; Si 1,5-2, 5%; Mn ≦ 2,00%; P ≦ 0,045%; S ≦ 0,03; Cr 24,0-26,0%; Ni 19-22%; und W ≦ 5%.

2. Abgasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Wolfram ca. 2% ist.

3. Abgasturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff Niob, Tantal und/oder Molybdän enthält, wobei die Bildung δ-Ferrit zu vermeiden ist.