DE102015209369A1

DE102015209369A1 - turbocharger

Info

Publication number: DE102015209369A1
Application number: DE102015209369.7A
Authority: DE
Inventors: Florian Erdel; Felix Scheerer
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2016-11-24
Also published as: WO2016184617A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einem Turbinengehäuse (2) mit zwei Abgasfluten (3, 4), die über eine Trennwand (5) voneinander getrennt sind, und mit zwei jeweils in eine zugehörige Abgasflut (3, 4) reichenden Spiralzungen (6, 7). Erfindungswesentlich ist dabei, dass an der Trennwand (5) zumindest im Bereich einer der beiden Spiralzungen (6, 7) eine Rissstörkontur (8) angeordnet ist, die eine Entstehung und/oder ein Wachstum eines Risses (9) zumindest behindert.The present invention relates to an exhaust-gas turbocharger (1) with a turbine housing (2) with two exhaust-gas flows (3, 4) which are separated from one another by a dividing wall (5) and with two spiral tongues extending into an associated exhaust-gas flow (3, 4) (6, 7). It is essential to the invention that at least in the region of one of the two spiral tongues (6, 7) a crack disturbing contour (8) is arranged on the dividing wall (5), which at least impedes the formation and / or growth of a crack (9).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einem Turbinengehäuse mit zwei Abgasfluten, die über eine Trennwand voneinander getrennt sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to an exhaust-gas turbocharger having a turbine housing with two exhaust-gas flows, which are separated from one another by a dividing wall, according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2012 201 871 A1 ist ein gattungsgemäßer Abgasturbolader mit einem Turbinengehäuse mit zwei Abgasfluten bekannt, wobei die beiden Abgasfluten über eine Trennwand voneinander getrennt sind. Darüber hinaus sind zwei Spiralzungen vorgesehen, die in eine jeweils zugehörige Abgasflut hineinreichen. Hergestellt wird dabei das Turbinengehäuse, indem die Trennwand in einen Sandkern eingebracht wird, der den Hohlraum im Gießwerkzeug für die beiden Abgasfluten bildet und anschließend das Turbinengehäuse gegossen wird. From the DE 10 2012 201 871 A1 is a generic exhaust gas turbocharger with a turbine housing with two exhaust gas flows known, the two exhaust gas flows are separated by a partition wall. In addition, two spiral tongues are provided, which extend into a respective associated exhaust gas flow. In this case, the turbine housing is produced by the partition wall being introduced into a sand core, which forms the cavity in the casting tool for the two exhaust gas flows, and then the turbine housing is cast.

Aus der US 2013/0219885 A1 ist ebenfalls ein gattungsgemäßer Abgasturbolader mit einem zweiflutigen Turbinengehäuse mit einer Trennwand bekannt, wobei die Trennwand radial verlaufende Schlitze aufweist, die das Risiko einer Rissentstehung an der Trennwand zumindest vermindern sollen. From the US 2013/0219885 A1 is also a generic exhaust gas turbocharger with a twin-bladed turbine housing with a partition known, the partition has radially extending slots, which should at least reduce the risk of cracking on the partition.

Aus der WO 2013/130325 A1 ist wiederum ein zweiflutiges Turbinengehäuse mit einer Trennwand bekannt, wobei diese Trennwand in der Art einer logarithmischen Kurve ausgebildet ist, um eventuell auftretende Risse vermeiden zu können. From the WO 2013/130325 A1 In turn, a twin-bladed turbine housing with a partition is known, this partition is designed in the manner of a logarithmic curve in order to avoid any cracks occurring can.

Generell werden bei heutigen Abgasturboladern oftmals zweiflutige Turbinengehäuse (sogenannte TwinScrolls) eingesetzt, die zwei Spiral besitzen, deren Strömungsraum durch eine Trennwand voneinander getrennt ist. Diese Trennwand ist aufgrund der Start-Stopp-Zyklen im Betrieb und den damit verbundenen Temperaturwechselzyklen einer sehr großen thermomechanischen Belastung ausgesetzt, was dazu führen kann, dass sich im Laufe der Zeit Anrisse in der Trennwand bilden können. In vielen Fällen wachsen diese Anrisse im weiteren Betriebsverlauf weiter und können unter Extrembedingungen zu einem Durchriss führen, was letztendlich den Totalausfall des Abgasturboladers bedeutet. In today's exhaust gas turbochargers, twin-scroll turbine housings (so-called twin scrolls) are generally used which have two spirals whose flow space is separated from one another by a dividing wall. This partition is exposed to a very large thermo-mechanical load due to the start-stop cycles during operation and the associated cycles of thermal cycling, which can lead to cracks forming in the partition over time. In many cases, these cracks continue to grow in the further course of the operation and can lead to a breakthrough under extreme conditions, which ultimately means the total failure of the exhaust gas turbocharger.

Die beispielsweise aus der DE 10 2012 201 871 A1 bekannte und in das Turbinengehäuse eingegossene Trennwand, kann zwar das Auftreten von Rissen reduzieren, ist jedoch vergleichsweise aufwendig und damit teuer in der Fertigung. The example of the DE 10 2012 201 871 A1 Although known and cast in the turbine housing partition, although can reduce the occurrence of cracks, but is relatively expensive and therefore expensive to manufacture.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Abgasturbolader der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine kostengünstige Herstellung und eine verlängerte Lebensdauer auszeichnet. The present invention therefore deals with the problem of providing for an exhaust gas turbocharger of the generic type an improved or at least one alternative embodiment, which is characterized in particular by a cost-effective production and a prolonged service life.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem an sich bekannten Abgasturbolader mit einem zweiflutigen Turbinengehäuse an einer die beiden Abgasfluten trennenden Trennwand zumindest im Bereich einer der beiden Spiralzungen eine Rissstörkontur anzuordnen, die eine Entstehung und/oder ein Wachstum eines Risses zumindest behindert. Eine derartige Rissstörkontur kann beispielsweise als verdickte Rippe oder als Durchgangsöffnung ausgebildet sein und wird erfindungsgemäß im Bereich von zwei jeweils in eine zugehörige Abgasflut reichenden Spiralzungen angeordnet, da in diesem Bereich das höchste Risiko des Entstehens derartiger Risse besteht. Durch das Vorsehen einer derartigen Rissstörkontur bzw. Rissvermeidungs- oder Rissumlenkungskontur kann eine hinsichtlich der Fertigung vergleichsweise einfache und kostengünstige und hinsichtlich der Bauteilfestigkeit hochwertige Lösungen gefunden werden, die auch bei häufigen Start-Stopp-Zyklen und den damit verbundenen häufigen hohen Temperaturwechselbelastungen die Rissneigung im Bereich der Trennwand zumindest reduziert und dadurch die Lebensdauer verlängert. Fertigungstechnisch ist eine derartige erfindungsgemäße Rissstörkontur vergleichsweise einfach zu realisieren, da diese beispielsweise ohne größeren Aufwand in ein Gusswerkzeug integriert werden kann. The present invention is based on the general idea, in a known exhaust gas turbocharger with a twin-bladed turbine housing on a separating the two exhaust flumes partition at least in the region of one of the two Spiralzungen to arrange a Fissstörkontur, at least hindering the formation and / or growth of a crack. Such a crack disturbing contour can be formed, for example, as a thickened rib or as a passage opening and is arranged according to the invention in the region of two spiral tongues each extending into an associated exhaust gas flow, since in this area the highest risk of such cracks arises. By providing such a crack disturbing contour or Rissvermeidungs- or Rissumlenkungskontur a comparatively simple and cost-effective in terms of manufacturing and high-quality component strength can be found that even with frequent start-stop cycles and the associated frequent high thermal cycling loads, the tendency to crack in the field the partition at least reduced, thereby extending the life. In terms of manufacturing technology, such a crack disturbing contour according to the invention is comparatively easy to implement, since it can be integrated, for example, without much effort into a casting tool.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die zumindest eine Rissstörkontur als verdickte und in zumindest eine, vorzugsweise in beiden Abgasfluten ragende Rippe ausgebildet. Die als verdickte Rippe ausgebildete Rissstörkontur bildet somit aufgrund der Materialverdickung ein Hindernis für das Fortschreiten eines sich in diesem Bereich in Radialrichtung erstreckenden Ermüdungsrisses, weshalb dieser an der Rissstörkontur entweder endet oder aber durch diese umgelenkt wird. Die als Rippe ausgebildete Rissstörkontur selbst hat dabei keine strömungsführende Funktion. In an advantageous development of the solution according to the invention, the at least one crack disturbing contour is formed as a thickened rib projecting into at least one, preferably in both exhaust gas flows. The crack disturbing contour designed as a thickened rib thus forms an obstacle to the progression of a fatigue crack extending in the radial direction in this area due to thickening of the material, for which reason it either ends at the crack disturbing contour or is deflected by it. The trained as a rib crack disturbing contour itself has no flow leading function.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung erstreckt sich die Rippe in Umfangsrichtung der Trennwand und ist gekrümmt. Sie kann somit im Wesentlichen dem Verlauf der Trennwand folgen und sich beispielsweise über die gesamte Trennwandlänge erstrecken. Selbstverständlich ist auch lediglich eine derartige Rippe im Bereich der beiden Spiralzungen denkbar. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, wenn die Rippe eine Höhe h aufweist, die größer ist als die Dicke der Rippe. Hierdurch wird ein besonders wirkungsvolle und effektives Hindernis für einen sich vom Inneren freien Rand der Trennwand ausbildenden Riss geschaffen, wobei rein theoretisch selbstverständlich auch denkbar ist, dass die zumindest eine Rissstörkontur als verdickte aber in lediglich eine der beiden Abgasfluten ragende Rippe ausgebildet ist. In an advantageous development of the solution according to the invention, the rib extends in the circumferential direction of the partition wall and is curved. It can thus essentially follow the course of the partition wall and extend for example over the entire partition wall length. Of course, only such a rib in the region of the two spiral tongues is conceivable. When It has proven to be particularly advantageous if the rib has a height h which is greater than the thickness of the rib. This creates a particularly effective and effective obstacle to a tear forming from the inside of the free wall of the partition, whereby, of course, it is also conceivable that the at least one crack disturbing contour is formed as a thickened rib projecting into only one of the two flues.

Zweckmäßig geht die als Rippe ausgebildete Störkontur über schräge Flanken in die Trennwand über. Hierdurch kann die Kerbwirkung in diesem Bereich reduziert und damit ebenfalls die mechanische Belastung verringert werden, was indirekt wiederum zu einer Verlängerung der Lebensdauer führt. Appropriately, the formed as a rib interference contour via oblique edges in the partition over. In this way, the notch effect can be reduced in this area and thus also the mechanical load can be reduced, which in turn indirectly leads to an extension of the service life.

Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Rissstörkontur als Durchgangsöffnung ausgebildet. Auch hierdurch können sich vom freien Rand der Trennwand ausbildende und in Radialrichtung fortschreitende Risse gestoppt oder zumindest umgelenkt werden. Durch eine solche Durchgangsöffnung wird der Kerbradius des Risses vergrößert und dessen Kerbwirkung in der Absicht reduziert, den Riss zum Stillstand kommen zu lassen, wobei stets, das heißt unabhängig von der Ausgestaltung der jeweiligen Rissstörkontur, erreicht werden kann, dass der in Radialrichtung verlaufende Trennwandriss in ausreichender Entfernung von einer Turbinengehäuseaußenwand gestoppt werden kann. Eine derartige Durchgangsöffnung bietet darüber hinaus den großen Vorteil, dass sie im Vergleich zu einer als verdickten Rippe ausgebildeten Rissstörkontur Material wegnimmt erfordert und dadurch hinsichtlich des Gewichts optimiert ist. In an alternative embodiment of the solution according to the invention, the crack disturbing contour is formed as a passage opening. As a result, cracks forming from the free edge of the dividing wall and progressing in the radial direction can also be stopped or at least deflected. Through such a passage opening of the notch radius of the crack is increased and reduces its notch effect with the intention to let the crack come to a standstill, which can always, that is, regardless of the configuration of the respective crack disturbing contour, can be achieved that the running in the radial direction partition crack in sufficient distance from a turbine housing outer wall can be stopped. Moreover, such a passage opening offers the great advantage that it requires material in comparison with a tear-resistant contour formed as a thickened rib and is thus optimized in terms of weight.

Die als Durchgangsöffnung ausgebildete Rissstörkontur kann sich dabei ebenfalls in Umfangsrichtung der Trennwand erstrecken und gekrümmt ausgebildet sein. Auch hier ist wiederum denkbar, dass sich eine derartig ausgebildete Rissstörkontur über die gesamte Umfangslänge der Trennwand erstreckt oder aber ausschließlich im Bereich einer jeweiligen Zungenspitze der beiden Zungen angeordnet ist, oder aber mit Abstand in Umfangsrichtung verteilt über die Trennwand. The tear-out contour formed as a passage opening can likewise extend in the circumferential direction of the dividing wall and be curved. Again, it is conceivable that such a crack disruption contour formed extends over the entire circumferential length of the partition wall or is arranged exclusively in the region of a respective tongue tip of the two tongues, or at a distance in the circumferential direction distributed over the partition wall.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Durchgangsöffnung derart ausgebildet, dass die Trennwand von den beiden Zungenspitzen der Spiralzungen entkoppelt ist. Da insbesondere im Bereich der Zungenspitzen sehr hohe thermomechanische Belastungen im Bereich der Trennwand auftreten, kann durch die thermomechanische Entkopplung zwischen Spiralzunge und Trennwand der radiale Trennwandanriss zuverlässig vermieden werden. In diesem Fall kann somit ebenfalls mit einer Materialreduzierung und damit mit einer Gewichtseinsparung zugleich eine positive Beeinflussung des Risswachstums erreicht werden.In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the passage opening is formed such that the partition wall is decoupled from the two tongue tips of the spiral tongues. Since very high thermomechanical loads occur in the region of the partition wall, in particular in the region of the tongue tips, the radial separation wall crack can be reliably prevented by the thermo-mechanical decoupling between the spiral tongue and the partition wall. In this case, a positive effect on the crack growth can thus also be achieved simultaneously with a material reduction and thus with a weight saving.

Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Rissstörkontur als zumindest eine sich in Radialrichtung erstreckende, Durchgangsöffnung an der Trennwand ausgebildet, wobei die Durchgangsöffnung zugleich einen symmetrischen, gaußglockenartigen Rand aufweist. Dieser gaußglockenartige Rand bzw. normalverteilungsartige Rand, besitzt einen großen Kerbradius an der Spitze, wodurch ebenfalls eine thermomechanische Entlastung der Trennwand erreicht und damit das Entstehen von sich in Radialrichtung ausbreitenden Trennwandrissen zumindest erschwert, vorzugsweise sogar vermieden werden kann. Selbstverständlich ist dabei denkbar, dass die zuletzt beschriebene Rissstörkontur nur im Bereich der beiden Spiralzungen angeordnet ist oder aber mit Abstand wiederkehrend entlang der gesamten Trennwand. Besonders jedoch im Bereich der beiden Spiralzungen sollte eine derartige Rissstörkontur vorgesehen werden, da hier das Risiko des Entstehens eines Trennwandrisses am größten ist. Die beschriebene Rissstörkontur kann selbstverständlich ebenfalls auch nur an einer Seite der die beiden Abgasfluten trennenden Trennwand zumindest im Bereich einer Spiralzunge vorgesehen werden. In a further alternative embodiment of the solution according to the invention, the crack disturbing contour is formed as at least one passage opening extending in the radial direction on the dividing wall, the passage opening also having a symmetrical, gauss bell-shaped edge. This gauss-bell-shaped edge or normal distribution-like edge, has a large notch radius at the top, which also achieves a thermo-mechanical relief of the partition and thus the emergence of propagating in the radial direction dividing wall cracks at least difficult, preferably even can be avoided. Of course, it is conceivable that the last-mentioned tear disturbing contour is arranged only in the region of the two spiral tongues or at a distance recurring along the entire partition wall. Especially in the area of the two spiral tongues, however, such a crack disturbing contour should be provided, since here the risk of the emergence of a separating wall crack is greatest. The described crack disturbing contour can, of course, also be provided only on one side of the dividing wall separating the two exhaust gas flows, at least in the region of a spiral tongue.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,

1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader mit einem zweiflutigen Turbinengehäuse und einer eine erfindungsgemäße Rissstörkontur aufweisende Trennwand, 1 a sectional view through an exhaust gas turbocharger according to the invention with a twin-bladed turbine housing and having a crack disturbing contour according to the invention partition,

2 eine Ansicht auf eine erste alternative Ausführungsform einer als verdickte Rippe ausgebildeten Rissstörkontur, 2 4 a view of a first alternative embodiment of a thickening rib formed as a crack disturbing contour,

3 eine Darstellung wie in 2, jedoch bei einer als Durchgangsöffnung ausgebildeten Rissstörkontur, 3 a representation like in 2 but in the case of a crack disturbing contour designed as a passage opening,

4 eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rissstörkontur, 4 a further alternative embodiment of the crack disturbing contour according to the invention,

5 eine Darstellung wie in 4, jedoch bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rissstörkontur. 5 a representation like in 4 , but in a further alternative embodiment of the crack disturbing contour according to the invention.

Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1 ein Turbinengehäuse 2 mit zwei Abgasfluten 3, 4 auf, die über eine Trennwand 5 voneinander getrennt sind. Ebenfalls vorgesehen sind zwei in jeweils eine zugehörige Abgasflut 3, 4 reichende Spiralzungen 6, 7. Erfindungsgemäß ist nun an der Trennwand 5 zumindest im Bereich einer Spiralzunge 6, 7 zumindest eine Rissstörkontur 8 angeordnet, die eine Entstehung und/oder ein Wachstum eines Risses 9 zumindest behindert (vgl. auch die 2 bis 5). According to the 1 , Has an inventive exhaust gas turbocharger 1 a turbine housing 2 with two exhaust fumes 3 . 4 on that over a partition wall 5 are separated from each other. Also provided are two in each case an associated exhaust gas flow 3 . 4 reaching spiral troughs 6 . 7 , According to the invention is now on the partition 5 at least in the area of a spiral tongue 6 . 7 at least one crack disturbing contour 8th arranged, the formation and / or growth of a crack 9 at least disabled (see also the 2 to 5 ).

Betrachtet man dabei beispielsweise die 1 und 2, so kann man an diesen erkennen, dass die zumindest eine Rissstörkontur 8 als verdickte und in beide Abgasfluten 3, 4 ragende Rippe 10 ausgebildet ist. Diese Rippe 10 kann sich dabei in Umfangsrichtung 11 erstrecken und gekrümmt sein. Darüber hinaus besitzt die Rippe 10 vorzugsweise eine Höhe h, die größer ist als eine Dicke d. Die als Rippe 10 ausgebildete Rissstörkontur 8 geht darüber hinaus über schräge Flanken 12 in die Trennwand 5 über, wodurch eine Kerbwirkung verringert werden kann. For example, consider the 1 and 2 , it can be seen from these that the at least one crack disturbing contour 8th as thickened and in both exhaust fumes 3 . 4 protruding rib 10 is trained. This rib 10 can be in the circumferential direction 11 extend and be curved. In addition, the rib owns 10 preferably a height h that is greater than a thickness d. The rib 10 Trained crack disturbing contour 8th goes beyond oblique flanks 12 in the partition 5 over, whereby a notch effect can be reduced.

Dabei kann sich die Rissstörkontur 8 und insbesondere die Rippe 10 über die gesamte Umfangsrichtung 11 der Trennwand 5 erstrecken (vgl. 1) oder aber nur über einen gewissen Teil. Durch die Rissstörkontur 8 bzw. die Rippe 10 ist es möglich, die Gefahr der Entstehung bzw. die Gefahr des Wachstums eines Risses 9 zu reduzieren, wodurch die Lebensdauer des Turbinengehäuses 2 bzw. des Abgasturboladers 1 auf jeden Fall gesteigert werden können. Dabei ist denkbar, dass die Rissstörkontur 8 beidseitig der Trennwand 5 angeordnet ist, wie dies gemäß der 1 dargestellt ist und damit in beide Abgasfluten 3, 4 hineinragt, wobei selbstverständlich auch denkbar ist, dass die Rissstörkontur 8 sich in lediglich eine der beiden Abgasfluten 3, 4 erstreckt. Here, the crack disturbing contour 8th and especially the rib 10 over the entire circumferential direction 11 the partition 5 extend (cf. 1 ) or only over a certain part. Through the crack disturbing contour 8th or the rib 10 it is possible the danger of the emergence or the danger of the growth of a crack 9 reduce the life of the turbine housing 2 or of the exhaust gas turbocharger 1 can be increased in any case. It is conceivable that the crack disturbing contour 8th on both sides of the partition 5 is arranged as according to the 1 is shown and thus in both exhaust gas flows 3 . 4 protruding, of course, it is also conceivable that the crack disturbing contour 8th in only one of the two exhaust gas flows 3 . 4 extends.

Im Unterschied zu den gemäß den 1 und 2 dargestellten Rissstörkonturen 8, kann auch denkbar sein, dass die Rissstörkontur 8 als Durchgangsöffnung 13 ausgebildet ist und ebenfalls über die gesamte Umfangsrichtung 11 der Trennwand 5 verläuft oder aber nur über einen begrenzten Bereich der Trennwand 5. Auch hierdurch lässt sich die Entstehung eines derartigen Risses 9 verhindern, zumindest aber erschweren. Durch eine derartige Durchgangsöffnung 13 kann darüber hinaus eine Gewichtsreduzierung erreicht werden, was sich ebenfalls positiv auswirkt. Unlike the ones according to the 1 and 2 illustrated tear disturbing contours 8th , It may also be possible that the crack disturbing contour 8th as a passage opening 13 is formed and also over the entire circumferential direction 11 the partition 5 runs or only over a limited area of the partition 5 , This also allows the formation of such a crack 9 prevent, but at least complicate. Through such a passage opening 13 In addition, a weight reduction can be achieved, which also has a positive effect.

Betrachtet man die 3 und 4, so kann man eine besonders gestaltete Rissstörkontur 8 in der Art von einer Durchgangsöffnung 13 erkennen, wobei die Durchgangsöffnung 13 derart ausgebildet ist, dass die Trennwand 5 zumindest im Bereich einer Zungenspitze 14 der Spiralzungen 6, 7 von diesen entkoppelt ist. Dabei gilt, dass die thermomechanische Verformung der Trennwand 5 und der beiden Spiralzungen 6, 7 im Betrieb während der Start-Stopp-Zyklen und den damit verbundenen Temperaturwechselzyklen entgegengesetzt gerichtet sind. Dies ist der Hauptgrund für die vergleichsweise hohe thermomechanische Belastung im Bereich der Trennwand 5 und der Zungenspitzen 14. Durch die dargestellten Durchgangsöffnung 13 im Bereich der Zungenspitzen 14 wird somit eine thermomechanische Entkopplung der Zungenspitzen 14 und der Trennwand 5 erreicht, wodurch ein radialer Trennwandanriss in der Nähe der Spiralzungen 6, 7 bzw. der Zungenspitzen 14 vermieden werden kann. In diesem Fall besteht somit zwischen der jeweiligen Zungenspitze 14 und der Trennwand 5 ein Abstand 15, wie dies, lediglich rein schematisch, in der 1 dargestellt ist. Looking at the 3 and 4 , so you can have a specially designed crack disturbing contour 8th in the manner of a through-hole 13 recognize, with the passage opening 13 is formed such that the partition 5 at least in the area of a tongue tip 14 the spiral tongues 6 . 7 decoupled from these. It is true that the thermo-mechanical deformation of the partition 5 and the two spiral tongues 6 . 7 during operation during the start-stop cycles and the associated thermal cycles are directed opposite. This is the main reason for the comparatively high thermomechanical load in the area of the partition wall 5 and the tongue tips 14 , Through the illustrated passage opening 13 in the area of the tongue tips 14 Thus, a thermo-mechanical decoupling of the tongue tips 14 and the partition 5 achieved, creating a radial Trennwandanriss near the spiral tongues 6 . 7 or the tongue tips 14 can be avoided. In this case, there is thus between the respective tip of the tongue 14 and the partition 5 a distance 15 like this, purely schematic, in the 1 is shown.

Betrachtet man die gemäß der 5 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turbinengehäuses 2 bzw. des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1, so kann man erkennen, dass auch hier eine als Durchgangsöffnung 13 ausgebildete Rissstörkontur 8 vorgesehen ist, die jedoch einen symmetrischen, gaußglockenartigen Rand 16 aufweist. Dabei sind gemäß der 5 insgesamt drei derartige Rissstörkonturen 8 über den Umfang der Trennwand 5 verteilt angeordnet, wobei selbstverständlich auch mehr oder weniger solcher Rissstörkonturen 8 vorgesehen sein können. Lediglich im Bereich der Zungenspitze 14 sollte eine derartige Rissstörkontur 8 bzw. eine solche Durchgangsöffnung 13 vorgesehen werden, da dort – wie im vorherigen Absatz beschrieben – während des Betriebs des Abgasturboladers 1 und der dabei auftretenden Start-Stopp-Zyklen die höchsten thermomechanischen Belastungen auftreten. Dabei kann selbstverständlich die gaußglockenartige Durchgangsöffnung 13 ebenfalls so im Bereich der Zungenspitze 14 angeordnet sein, dass diese thermomechanisch von der Trennwand 5 entkoppelt ist. Mit derartigen Durchgangsöffnungen 13 mit gaußglockenartigem Rand 16 bzw. normalverteilungsartigem Rand 16 kann die komplette Trennwand 5 thermomechanisch entlastet werden, da sich die durch die Durchgangsöffnungen teilweise geometrisch entkoppelten einzelnen Trennwandbereiche mit einer reduzierter Dehnungsbehinderung ausdehnen können, was zu einer Reduktion der thermomechanisch induzierten Spannungen führt. Dies ist von großem Vorteil, da die Trennwand 5 im Betrieb komplett von Heißgas umströmt ist und sich daher schneller aufheizt als die umgebende Turbinengehäusestruktur, was hohe thermomechanische Spannungen in der Trennwand 5 während der Start-Stop-Zyklen induziert.Looking at the according to the 5 illustrated embodiment of the turbine housing according to the invention 2 or the exhaust gas turbocharger according to the invention 1 , so you can see that here as well as a through hole 13 Trained crack disturbing contour 8th is provided, however, a symmetrical, gaußglockenartigen edge 16 having. Here are according to the 5 a total of three such disruptive tear contours 8th over the circumference of the partition 5 arranged distributed, of course, more or less such Rissstörkonturen 8th can be provided. Only in the area of the tip of the tongue 14 should such a crack disturbing contour 8th or such a passage opening 13 be provided there - as described in the previous paragraph - during operation of the exhaust gas turbocharger 1 and the occurring start-stop cycles, the highest thermo-mechanical loads occur. Of course, the gauss bell-like passage opening 13 also in the area of the tip of the tongue 14 be arranged that these thermomechanically from the partition wall 5 is decoupled. With such passage openings 13 with gaußglockenartigem edge 16 or normal distribution-like edge 16 can the complete partition 5 be relieved thermomechanically, since the partially geometrically decoupled through the through holes individual partition areas can expand with a reduced expansion, resulting in a reduction of thermomechanically induced stresses. This is of great advantage as the dividing wall 5 During operation, hot gas flows around it completely and therefore heats up faster than the surrounding turbine housing structure, which causes high thermo-mechanical stresses in the dividing wall 5 during the start-stop cycles induced.

Das Design der Durchgangsöffnungen 13 ist dabei geometrisch so auszuführen, dass keine zusätzlichen thermomechanischen Risse aufgrund der konstruktiv eingebrachten Durchgangsöffnungen 13 in der Trennwand 5 initiiert werden.The design of through holes 13 is geometrically designed so that no additional thermo-mechanical cracks due to the structurally introduced through holes 13 in the partition 5 be initiated.

Mit dem erfindungsgemäßen Abgasturbolader 1 lassen sich somit thermodynamische (Ermüdungs-)risse 9 vermeiden oder zumindest deren Entstehen bzw. Wachstum reduzieren, wodurch sich nicht nur das Risiko für Durchrisse bzw. Leckagerisse auf ein Minimum reduzieren lässt, sondern auch der Einsatz von sogenannten TwinScroll-Turbinengehäusen, das heißt Turbinengehäusen 2 mit zwei Abgasfluten 3, 4 auf lange Sicht hin zu höheren Abgastemperaturen verschoben werden kann. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Rissstörkontur 8 kann unabhängig von deren Ausführungsform, beispielsweise als Rippe 10 oder als Durchgangsöffnung 13, eine Material- und Gewichtsersparnis des Turbinengehäuses 2, insbesondere im Bereich der Trennwand 5 erreicht werden, da keine aufwendigen Erhöhungen der Wandstärken der Trennwand 5 mehr erforderlich sind, um das Durchrissrisiko minimieren zu können. Auch lässt sich mit den erfindungsgemäßen Rissstörkonturen 8 die Anzahl der erforderlichen thermomechanischen Optimierungsschleifen reduzieren, wodurch der Simulations- und Konstruktionsaufwand gesenkt werden kann. Von besonderer Bedeutung dürfte auch sein, dass die zur Bauteilfestigkeitssicherung erforderlichen Testversuche an einem Motor bzw. an einem Heißgasprüfstand reduziert werden können, wodurch ebenfalls eine Kostenersparnis erzielt werden kann. With the exhaust gas turbocharger according to the invention 1 thus thermodynamic (fatigue) cracks can be 9 avoid or at least reduce their occurrence or growth, which can be reduced not only the risk of cracks or leakage cracks to a minimum, but also the use of so-called TwinScroll turbine housings, ie turbine housings 2 with two exhaust fumes 3 . 4 In the long term, it can be shifted towards higher exhaust gas temperatures. By inventively provided crack disturbing contour 8th regardless of its embodiment, for example as a rib 10 or as a passage opening 13 , a material and weight savings of the turbine housing 2 , in particular in the area of the partition wall 5 can be achieved because no costly increases the wall thickness of the partition 5 more is needed to minimize the risk of break-through. Also can be with the crack disturbing contours according to the invention 8th reduce the number of thermomechanical optimization loops required, which can reduce simulation and design overhead. It may also be of particular importance that the test tests required for component strength assurance on an engine or on a hot gas test stand can be reduced, whereby a cost saving can likewise be achieved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012201871 A1 [0002, 0006]
US 2013/0219885 A1 [0003]
WO 2013/130325 A1 [0004]

Claims

Exhaust gas turbocharger ( 1 ) with a turbine housing ( 2 ) with two exhaust gas flows ( 3 . 4 ), which are separated by a partition ( 5 ) are separated from each other, and with two each in an associated exhaust gas flow ( 3 . 4 ) reaching spiral troughs ( 6 . 7 ), characterized in that on the partition wall ( 5 ) at least in the region of one of the two spiral tongues ( 6 . 7 ) a crack disturbing contour ( 8th ) is arranged, the formation and / or growth of a crack ( 9 ) at least impeded.

Exhaust gas turbocharger according to claim 1, characterized in that the at least one crack disturbing contour ( 8th ) as thickened and in at least one, preferably in both exhaust gas flows ( 3 . 4 ) protruding rib ( 10 ) is trained.

Exhaust gas turbocharger according to claim 2, characterized in that the rib ( 10 ) in the circumferential direction ( 11 ) of the partition ( 5 ) and curved.

Exhaust gas turbocharger according to claim 2 or 3, characterized in that the rib ( 10 ) has a height h which is greater than the thickness d of the rib ( 10 ).

Exhaust gas turbocharger according to one of claims 2 to 4, characterized in that the rib ( 10 ) over sloping flanks ( 12 ) in the partition ( 5 ) passes over.

Exhaust gas turbocharger according to claim 1, characterized in that the crack disturbing contour ( 8th ) as a passage opening ( 13 ) is trained.

Exhaust gas turbocharger according to claim 6, characterized in that the passage opening ( 13 ) in the circumferential direction ( 11 ) of the partition ( 5 ) and curved.

Exhaust gas turbocharger according to claim 6 or 7, characterized in that the passage opening ( 13 ) the partition ( 5 ) of two tongue tips ( 14 ) of the two spiral tongues ( 6 . 7 ) decoupled.

Exhaust gas turbocharger according to claim 1, characterized in that the crack disturbing contour ( 8th ) as a radially extending through hole (FIG. 13 ) on the partition ( 5 ) is formed and a symmetrical, Gaußglockenartigen edge ( 16 ) having.