CH698256B1

CH698256B1 - Flow machine with radially perfused compressor.

Info

Publication number: CH698256B1
Application number: CH00899/05A
Authority: CH
Inventors: Walter Augustin; Thomas Winter
Original assignee: Man B & W Diesel Ag
Priority date: 2004-06-05
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2009-06-30
Also published as: GB0511257D0; CN1707123B; GB2414769A; FR2871201B1; KR20060046301A; GB2414769B; FR2871201A1; DE102004027594A1; JP2005344713A; CN1707123A; DE102004027594B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit radial durchströmten Verdichterrad (3), das auf einer in einem Lagergehäuse (1) gelagerten Welle (2) aufgenommen und in einem Verdichtergehäuse (8) mit einem schneckenförmigen Strömungskanal (9) angeordnet ist, wobei eine Aussenkontur (6) einer Nabe (4) des Verdichterrads (3) und eine Innenkontur (7) des Verdichtergehäuses (8) den von einer axialen Richtung in eine radiale Richtung umgelenkten Strömungskanal (9) ausbilden, wobei das Verdichtergehäuse (8) aus einem äusseren Spiralgehäuse (10) und einem inneren Gehäuseeinsatzstück (12) gebildet ist, wobei das äussere Spiralgehäuse (10) einen in die radiale Richtung nach aussen umgelenkten Kanalabschnitt (11) des Strömungskanals (9) umfasst und mittels einer ersten Fixierung (18) am Lagergehäuse (1) festgelegt ist, und wobei das innere Gehäuseeinsatzstück (12), nämlich dessen Innenkontur (13), mit der Aussenkontur (6) der Nabe (4) des Verdichterrads (3) einen im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufenden Kanalabschnitt (14) des Strömungskanals (9) ausbildet, zwischen dem Spiralgehäuse (10) und dem Verdichterrad (3) angeordnet und mittels einer zweiten Fixierung (17) am Spiralgehäuse (10) festgelegt ist. Erfindungsgemäss ist zumindest das äussere Spiralgehäuse (10) und/oder das innere Gehäuseeinsatzstück (12) aus einem Werkstoff gebildet ist, dessen Bruchdehnung mindestens 5% beträgt.The invention relates to a turbomachine with a radially flowing compressor wheel (3) which is accommodated on a shaft (2) mounted in a bearing housing (1) and arranged in a compressor housing (8) with a helical flow channel (9), wherein an outer contour (6 ) of a hub (4) of the compressor wheel (3) and an inner contour (7) of the compressor housing (8) form the deflected from an axial direction in a radial direction flow channel (9), wherein the compressor housing (8) from an outer spiral housing (10 ) and an inner housing insert piece (12) is formed, wherein the outer spiral housing (10) in the radial direction outwardly deflected channel portion (11) of the flow channel (9) and fixed by means of a first fixation (18) on the bearing housing (1) is, and wherein the inner housing insert (12), namely its inner contour (13), with the outer contour (6) of the hub (4) of the compressor wheel (3) has a Wesentl Ien extending in the axial direction channel portion (14) of the flow channel (9), between the volute casing (10) and the compressor wheel (3) and by means of a second fixation (17) on the volute (10) is fixed. According to the invention, at least the outer spiral housing (10) and / or the inner housing insert (12) is formed from a material whose elongation at break is at least 5%.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit radial durchströmtem Verdichterrad gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a turbomachine with radially flowed compressor wheel according to the preamble of patent claim 1.

[0002] Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Strömungsmaschinen, wie zum Beispiel ein Radialverdichter eines Turboladers, sind an sich bekannt und bedürfen daher im vorliegenden Zusammenhang keiner näheren Erläuterung mehr. So offenbart die EP 1 233 190 A1 eine Strömungsmaschine mit radial durchströmtem Verdichterrad, die sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist. The basic structure and operation of such flow machines, such as a centrifugal compressor of a turbocharger, are known per se and therefore need no further explanation in the present context. For example, EP 1 233 190 A1 discloses a turbomachine with a compressor wheel flowing radially through it, having all the features of the preamble of patent claim 1.

[0003] Nach langem Betrieb unter ungünstigen Betriebsbedingungen kann das Verdichterrad einer solchen Strömungsmaschine durch Korrosion, Erosion und Alterung so stark geschwächt werden, dass ein Bersten des Verdichterrads nicht ausgeschlossen werden kann. Im Falle eines Verdichterradbruchs, bei welchem das Rad mindestens in zwei oder drei grosse Teilstücke zerbricht, werden diese Einzelteile durch erhebliche Zentrifugalkräfte nach aussen geschleudert. In diesem Fall können Bruchstücke aus dem Verdichtergehäuse austreten. Dabei werden die Verdichterradschaufeln völlig zerstört und der verbleibende Nabenkörper verklemmt sich zwischen dem Lagergehäuse und dem Verdichtergehäuse. Durch die Formgebung der Naben entsteht dabei eine Keilwirkung, die erhebliche impulsartige Axialkräfte auf die Gehäuse ausübt. After a long period of operation under unfavorable operating conditions, the compressor wheel of such a turbomachine can be so greatly weakened by corrosion, erosion and aging that rupture of the compressor wheel can not be ruled out. In the case of a compressor wheel break, in which the wheel breaks at least in two or three large sections, these items are thrown by considerable centrifugal forces to the outside. In this case, fragments may escape from the compressor housing. The compressor wheel blades are completely destroyed and the remaining hub body jammed between the bearing housing and the compressor housing. The shape of the hub creates a wedge effect, which exerts considerable pulse-like axial forces on the housing.

[0004] Kleine Strömungsmaschinen können durch die relativ grossen Wandstärken und die steifen Gehäuseteile die obigen Belastungen bzw. Kräfte sicher aufnehmen. Bei grossen Strömungsmaschinen werden hingegen die Gehäusewandstärken meist aus giesstechnischen Gründen verringert, wodurch bei einer derartigen Beanspruchung die Bruchgrenze des Werkstoffs bzw. Materials schnell erreicht wird und es zu Gehäusebrüchen kommen kann. Dabei können Bruchstücke bzw. Teilstücke des Verdichterrads aus der Strömungsmaschine austreten, was erhebliche Folgeschäden verursachen kann. Durch das Austreten von Bruchstücken bzw. Teilstücken des Verdichterrads wird die sogenannte Containment Sicherheit der gesamten Strömungsmaschine beeinträchtigt. Dies muss vermieden werden. Small turbomachines can safely absorb the above loads or forces due to the relatively large wall thicknesses and the rigid housing parts. In large turbomachines, however, the housing wall thicknesses are usually reduced for technical reasons, whereby at such a stress, the breaking point of the material or material is reached quickly and can lead to housing breaks. In this case, fragments or sections of the compressor can escape from the turbomachine, which can cause considerable consequential damage. Due to the escape of fragments or sections of the compressor wheel, the so-called containment safety of the entire turbomachine is impaired. This must be avoided.

[0005] Zur Gewährleistung der Containment Sicherheit von Strömungsmaschinen unter Verzicht auf einen zusätzlichen Berstschutz ausserhalb des Spiralgehäuses schlägt die EP 1 233 190 A1 vor, das Verdichtergehäuse zweiteilig aus einem äusseren Spiralgehäuse und einem inneren Gehäuseeinsatzstück auszubilden, wobei das innere Gehäuseeinsatzstück am äusseren Spiralgehäuse über eine flexible Fixierung angebaut ist. Diese flexible Fixierung, die der Befestigung des Gehäuseeinsatzstücks am Spiralgehäuse dient, ist weniger bruchsicher ausgebildet als eine starre Fixierung des Verdichtergehäuses, nämlich des äusseren Spiralgehäuses, am Lagergehäuse der Strömungsmaschine. Hierdurch wird durch den Stand der Technik gemäss EP 1 233 190 A1 ein Spiralgehäuse mit einer «Knautschzone» bereitgestellt, mit welcher bereits ein Austreten eines Bruchstücks bzw. Teilstücks eines geborstenen Laufrads sicher vermieden werden kann. Die kinetische Energie von Bruchstücken eines berstenden Verdichterrads kann innerhalb der Strömungsmaschine vollständig in Verformungsenergie und Wärme umgewandelt werden. To ensure the containment safety of turbomachinery waiving an additional burst protection outside the volute casing, EP 1 233 190 A1 proposes to form the compressor housing in two parts from an outer volute casing and an inner casing insert, wherein the inner casing insert on the outer volute casing via a flexible fixation is attached. This flexible fixation, which serves to fasten the housing insert piece to the volute casing, is designed to be less break-resistant than a rigid fixation of the compressor casing, namely the outer volute casing, on the bearing housing of the turbomachine. As a result, the state of the art according to EP 1 233 190 A1 provides a spiral housing with a "crumple zone", with which already a leakage of a fragment or part of a ruptured impeller can be safely avoided. The kinetic energy of fragments of a bursting compressor wheel can be completely converted into deformation energy and heat within the turbomachine.

[0006] Bei der Strömungsmaschine gemäss EP 1 233 190 A1 besteht die Gefahr, dass die flexible Fixierung des inneren Gehäuseeinsatzstücks am äusseren Spiralgehäuse während der Energieabsorption versagen kann, und hierdurch das innere Gehäuseeinsatzstück in axialer Richtung beschleunigt wird. In axialer Richtung vor dem Gehäuseeinsatzstück angeordnete Komponenten, so zum Beispiel ein Schalldämpfer, können unter diesen Umständen zerstört werden. Auch ist dann ein Austreten von Bruchstücken bzw. Teilstücken des Verdichterrads möglich und die Containment Sicherheit der Strömungsmaschine nicht mehr gewährleistet. In the turbomachine according to EP 1 233 190 A1 there is a risk that the flexible fixation of the inner housing insert may fail on the outer volute casing during energy absorption, and thereby the inner housing insert is accelerated in the axial direction. Components arranged in the axial direction in front of the housing insert, for example a silencer, can be destroyed under these circumstances. Also, then leakage of fragments or sections of the compressor is possible and the containment security of the turbomachine no longer guaranteed.

[0007] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, eine neuartige Strömungsmaschine mit radial durchströmtem Verdichterrad zu schaffen, die eine erhöhte Containment Sicherheit aufweist. Proceeding from this, the present invention is based on the problem to provide a novel flow machine with radially flowed compressor wheel, which has an increased containment safety.

[0008] Dieses Problem wird durch eine Strömungsmaschine mit radial durchströmtem Verdichterrad gemäss Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäss ist zumindest das äussere Spiralgehäuse und/oder das innere Gehäuseeinsatzstück aus einem Werkstoff gebildet, dessen Bruchdehnung mindestens 5% beträgt. This problem is solved by a turbomachine with radially flowed compressor according to claim 1. According to the invention, at least the outer spiral housing and / or the inner housing insert piece is formed from a material whose elongation at break is at least 5%.

[0009] Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, die statorseitigen bzw. feststehenden bzw. nicht-rotierenden Baugruppen der Strömungsmaschine, nämlich zumindest das äussere Spiralgehäuse und/oder das innere Gehäuseeinsatzstück, aus einem Werkstoff herzustellen, dessen Bruchdehnung mindestens 5% beträgt. Bei der Bruchdehnung handelt es sich um eine in einem Zugversuch ermittelbare Festigkeitskenngrösse von Werkstoffen. Die Bruchdehnung wird in Prozent ausgedrückt und ist die auf die Anfangsmesslänge bezogene, bleibende Längenänderung nach dem Bruch einer Werkstoffprobe. For the purposes of the present invention, it is proposed that the stator-side or fixed or non-rotating assemblies of the turbomachine, namely at least the outer spiral housing and / or the inner housing insert, to produce a material whose elongation at break is at least 5%. Elongation at break is a strength characteristic of materials that can be determined in a tensile test. The elongation at break is expressed as a percentage and is the permanent change in length after the breakage of a material sample based on the initial measuring length.

[0010] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die zweite Fixierung, die der Befestigung des Gehäuseeinsatzstücks am Spiralgehäuse dient, derart ausgebildet, dass die zweite Fixierung mindestens 0,2% der maximalen kinetischen Energie des Verdichterrads und mindestens 1,0% der durch das Gehäuseeinsatzstück aufgenommenen Verformungsenergie absorbieren kann. Hierzu kann die zweite Fixierung aus mindestens einer Dehnschraube mit einer Bruchdehnung von mindestens 10% gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, jeder Dehnschraube eine Dehnhülse zur Erhöhung der Energieabsorption zuzuordnen. According to an advantageous embodiment of the invention, the second fixation, which serves to attach the housing insert on the volute, designed such that the second fixation at least 0.2% of the maximum kinetic energy of the compressor and at least 1.0% of the Housing insert absorbed absorbed deformation energy. For this purpose, the second fixation can be formed from at least one expansion screw with an elongation at break of at least 10%. Alternatively or additionally, it is possible to assign each expansion screw an expansion sleeve to increase the energy absorption.

[0011] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: <tb>Fig. 1:<sep>einen Ausschnitt aus einer Strömungsmaschine mit radial durchströmten Verdichterrad.Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. An embodiment of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawing. Showing: <Tb> FIG. 1: <sep> a section of a turbomachine with radially flowing compressor wheel.

[0012] Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 in grösserem Detail beschrieben. Hereinafter, the present invention will be described with reference to Fig. 1 in more detail.

[0013] Fig. 1 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemässe Strömungsmaschine in Form eines Radialverdichters mit einer in ihrem mittleren Längsbereich in einem Lagergehäuse 1 gelagerten Welle 2, die an ihren über die Lagerung herausragenden Enden ein hier nicht-dargestelltes Turbinenrad und ein in der Fig. 1 schematisiert dargestelltes, radial durchströmtes Verdichterrad 3 trägt. Fig. 1 shows a partial longitudinal section through an inventive flow machine in the form of a centrifugal compressor with a mounted in its central longitudinal region in a bearing housing 1 shaft 2, which at their projecting beyond the bearing ends of a non-illustrated here turbine wheel and in FIG 1 schematically illustrated, radially flowed compressor wheel 3 carries.

[0014] Das dargestellte Verdichterrad 3 besitzt eine auf der durch das Turbinenrad angetriebenen Welle 2 drehschlüssige aufgenommene Nabe 4, die umfangsseitig mit radial abstehenden Schaufeln 5 besetzt ist. Eine Aussenkontur 6 der Nabe 4 begrenzt mit einer Innenkontur 7 eines Verdichtergehäuses 8 einen von der axialen Richtung A in die radiale Richtung B umgelenkten, nach aussen sich verengenden Strömungskanal 9, dessen Querschnitt der Konfiguration der Schaufeln 5 entspricht. Das Verdichtergehäuse 8 ist mittels einer ersten, starren Fixierung 18 am Lagergehäuse 1 befestigt. Der Durchmesser der Nabe 4 und der Schaufeln 5 nimmt vom Strömungseingang zum Strömungsausgang zu, sodass sich ein zur Mittelquerebene des Verdichterrads 3 unsymmetrischer Längsquerschnitt und dementsprechend auch eine über die Länge des Verdichterrads 3 zunehmende Masseverteilung ergeben. The illustrated compressor wheel 3 has a rotationally driven on the driven by the turbine shaft 2 hub 4, which is circumferentially occupied with radially projecting blades 5. An outer contour 6 of the hub 4 bounded with an inner contour 7 of a compressor housing 8 a deflected from the axial direction A in the radial direction B, outwardly narrowing flow channel 9, whose cross section corresponds to the configuration of the blades 5. The compressor housing 8 is fixed to the bearing housing 1 by means of a first, rigid fixing 18. The diameter of the hub 4 and the blades 5 increases from the flow inlet to the flow outlet, so that a symmetrical to the median transverse plane of the compressor 3 longitudinal cross-section and, accordingly, over the length of the compressor 3 increasing mass distribution arise.

[0015] Das Verdichtergehäuse 8 ist aus einem äusseren, am Lagergehäuse 1 mittels der starren Fixierung 18 festgemachten Spiralgehäuse 10 und einem inneren Gehäuseeinsatzstück 12 gebildet. Das Spiralgehäuse 10 umfasst einen in die radiale Richtung B nach aussen umgelenkten Kanalabschnitt 11 des Strömungskanals 9. The compressor housing 8 is formed from an outer, fixed to the bearing housing 1 by means of the rigid fixation 18 spiral housing 10 and an inner housing insert 12. The spiral housing 10 comprises a channel section 11 of the flow channel 9 which is deflected outwards in the radial direction B.

[0016] Das innere Gehäuseeinsatzstück 12 ist in radialer Richtung B zwischen dem äusseren Spiralgehäuse 10 und dem Verdichterrad 3 positioniert. Eine Innenkontur 13 des Gehäuseeinsatzstücks 12 bildet zusammen mit der Aussenkontur 6 der Nabe 4 des Verdichterrads 3 einen im Wesentlichen in axialer Richtung A verlaufenden Kanalabschnitt 14 des Strömungskanals 9. The inner housing insert 12 is positioned in the radial direction B between the outer scroll housing 10 and the compressor wheel 3. An inner contour 13 of the housing insert 12 forms, together with the outer contour 6 of the hub 4 of the compressor wheel 3, a channel section 14 of the flow channel 9 extending substantially in the axial direction A.

[0017] Das Verdichtergehäuse 8 ist über das äussere Spiralgehäuse 10 derart unter Ausbildung einer Trennfuge 22 am Lagergehäuse 1 angesetzt, dass das äussere, den umgelenkten Kanalabschnitt 11 umfassende Spiralgehäuse 10 an der starren Fixierung 18 des Verdichtergehäuses 8 am Lagergehäuse 1 vorbei in radialer Richtung B nach innen gezogen ist, sodass die starre Fixierung 18 in radialer Richtung B weiter aussenliegend als die Trennfuge 22 zwischen Spiralgehäuse 10 und Lagergehäuse 1 angeordnet ist. Diese Ausgestaltung bzw. Anordnung der Trennfuge 22 stellt sicher, dass die starre Fixierung 18 des Verdichtergehäuses 8 am Lagergehäuse 1 von eventuell sich im Strömungskanal 9 verkeilenden Bruchstücken kaum belastet wird, wodurch ein Wegbrechen des Verdichtergehäuses 8 verhindert werden kann. Der Abstand zwischen der Trennfuge 22 und der Welle 2 ist dabei vorzugsweise kleiner als der Abstand eines Flächenmittelpunkts 23 der grössten Querschnittsfläche 24 durch den umgelenkten Kanalabschnitt 11 im Spiralgehäuse 10 zur Welle 2. The compressor housing 8 is attached via the outer volute casing 10 so as to form a parting line 22 on the bearing housing 1, that the outer, the deflected channel section 11 comprehensive volute 10 to the rigid fixation 18 of the compressor housing 8 on the bearing housing 1 over in the radial direction B. is pulled inwards, so that the rigid fixation 18 in the radial direction B is further outwardly disposed as the parting line 22 between the volute casing 10 and the bearing housing 1. This configuration or arrangement of the parting line 22 ensures that the rigid fixation 18 of the compressor housing 8 on the bearing housing 1 is hardly loaded by any possibly wedging in the flow channel 9 fragments, whereby a breaking away of the compressor housing 8 can be prevented. The distance between the parting line 22 and the shaft 2 is preferably smaller than the distance of a surface center 23 of the largest cross-sectional area 24 through the deflected channel section 11 in the volute 10 to the shaft second

[0018] Das Spiralgehäuse 10 ist mit einem das innere Gehäuseeinsatzstück 12 zumindest teilweise umgebenden Innenzylinder 15 ausgeführt, an welchem das Gehäuseeinsatzstück 12 zur Ausbildung eines Hohlraums 16 mittels einer zweiten Fixierung 17 angebaut ist. Die Fixierung 17 ist in axialer Richtung A flexibel und deutlich weniger bruchsicher ausgeführt als die Fixierung 18 des Spiralgehäuses 10 am Lagergehäuse 1. Die starre Fixierung 18 des Verdichtergehäuses 8 bzw. des Spiralgehäuses 10 am Lagergehäuse 1 ist mittels einer festen Flanschverbindung des Spiralgehäuses 10 am Lagergehäuse 1 ausgeführt. Die flexible Fixierung 17 des inneren Gehäuseeinsatzstücks 12 am äusseren Spiralgehäuse 10 ist mittels einer Dehnschraubenfixierung in axialer Richtung A durch den Innenzylinder 15 des Spiralgehäuses 10 ausgeführt. The spiral housing 10 is designed with an inner housing insert 12 at least partially surrounding inner cylinder 15, to which the housing insert 12 is grown to form a cavity 16 by means of a second fixation 17. The fixation 17 is in the axial direction A flexible and significantly less unbreakable designed as the fixation 18 of the volute 10 on the bearing housing 1. The rigid fixation 18 of the compressor housing 8 and the volute 10 on the bearing housing 1 by means of a fixed flange of the volute 10 on the bearing housing 1 executed. The flexible fixation 17 of the inner housing insert 12 on the outer volute 10 is carried out by means of a Dehnschraubenfixierung in the axial direction A through the inner cylinder 15 of the volute casing 10.

[0019] Eine mit der starren Fixierung 18 zusammenwirkende Wand 19 des Lagergehäuses 1 ist in radialer Richtung B bis über eine äussere Spitze 20 der Aussenkontur 6 der Nabe 4 des Verdichterrads 3 unter Ausbildung eines Spalts 21 heruntergezogen angeordnet. Das Spiralgehäuse 10 ist mit nach innen in Richtung des Verdichterrads 3 immer kleiner werdendem Durchmesser des Strömungskanals 9 ausgeführt. A cooperating with the rigid fixation 18 wall 19 of the bearing housing 1 is arranged in the radial direction B pulled down over an outer tip 20 of the outer contour 6 of the hub 4 of the compressor wheel 3 to form a gap 21. The spiral housing 10 is designed with inwardly in the direction of the compressor wheel 3 ever smaller diameter of the flow channel 9.

[0020] Zur Verbesserung der Containment Sicherheit der oben beschriebenen Strömungsmaschine wird im Sinne der hier vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, zumindest das äussere Spiralgehäuse 10 und/oder das innere Gehäuseeinsatzstück 12, also nicht-drehende bzw. feststehende Komponenten der Strömungsmaschine, aus einem Werkstoff auszubilden, dessen Bruchdehnung mindestens 5% beträgt. Vorzugsweise ist sowohl das äussere Spiralgehäuse 10 als auch das innere Gehäuseeinsatzstück 12 aus einem Werkstoff mit einer Bruchdehnung von mindestens 5% ausgebildet. Es ist eine Erkenntnis der hier vorliegenden Erfindung, dass unter Verwendung von Werkstoffen für die nicht-rotierenden Komponenten der Strömungsmaschine mit einer Bruchdehnung von mindestens 5%, die Containment Sicherheit der Strömungsmaschine verbessert werden kann. To improve the containment safety of the turbomachine described above is proposed in the context of the present invention, at least the outer scroll housing 10 and / or the inner housing insert 12, so non-rotating or fixed components of the turbomachine, form of a material, whose elongation at break is at least 5%. Preferably, both the outer volute casing 10 and the inner casing insert 12 are formed of a material having an elongation at break of at least 5%. It is a realization of the present invention that by using materials for the non-rotating components of the turbomachine with an elongation at break of at least 5%, the containment safety of the turbomachine can be improved.

[0021] Nach einer bevorzugten Weiterbildung der hier vorliegenden Erfindung ist die Fixierung 17, die der Befestigung des inneren Gehäuseeinsatzstücks 12 am Spiralgehäuse 10 dient, derart ausgebildet, dass diese Fixierung 17 mindestens 0,2% der maximal kinetischen Energie des Verdichterrads 3 und mindestens 1,0% der durch das inneren Gehäuseeinsatzstück 12 aufgenommenen Verformungsenergie absorbieren kann. Hierdurch ist gewährleistet, dass ein Versagen der Fixierung 17 während des gesamten Vorgangs der Energieabsorption ausgeschlossen ist. According to a preferred embodiment of the present invention, the fixation 17, which serves to attach the inner housing insert 12 on the volute 10, formed such that this fixation 17 at least 0.2% of the maximum kinetic energy of the compressor 3 and at least 1 , 0% of the absorbed by the inner housing insert 12 deformation energy can absorb. This ensures that a failure of the fixation 17 is excluded during the entire process of energy absorption.

[0022] Wie bereits erwähnt, ist die Fixierung 17 als Dehnschraubenfixierung ausgeführt. Die Fixierung 17 umfasst demnach mindestens eine Dehnschraube, wobei die oder jede Dehnschraube aus einem Werkstoff mit einer Bruchdehnung von mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 13%, gebildet ist. As already mentioned, the fixation 17 is designed as Dehnschraubenfixierung. The fixation 17 accordingly comprises at least one expansion screw, wherein the or each expansion screw is formed of a material having an elongation at break of at least 10%, preferably at least 13%.

[0023] Ebenfalls liegt es im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, der oder jeder Dehnschraube der Fixierung 17 eine in Fig. 1 nicht-dargestellte Dehnhülse zuzuordnen, wobei mit solchen Dehnhülsen erzielt werden kann, dass die Fixierung 17 eine grössere Energiemenge absorbieren kann. Die Dehnhülsen sind dabei vorzugsweise aus einem Werkstoff gebildet, dessen Bruchdehnung mindestens 10%, insbesondere mindestens 13%, beträgt. It is also within the meaning of the present invention, the or each expansion screw of the fixation 17 assign a not shown in Fig. 1 expansion sleeve, which can be achieved with such expansion sleeves that the fixation 17 can absorb a larger amount of energy. The expansion sleeves are preferably formed from a material whose elongation at break is at least 10%, in particular at least 13%.

[0024] Neben einer geeigneten Werkstoffwahl für die Dehnhülsen ist es weiterhin möglich, die Dehnhülsen derart konstruktiv zu gestalten, dass dieselben eine ausreichende Menge kinetischer Energie absorbieren können. Weiterhin ist es möglich, durch Vergrösserung des Verformungsvolumens des Dehnschafts der Dehnschrauben die von der Fixierung 17 absorbierbare Energiemenge zu erhöhen. In addition to a suitable choice of material for the expansion sleeves, it is also possible to make the expansion sleeves so constructive that they can absorb a sufficient amount of kinetic energy. Furthermore, it is possible to increase by increasing the deformation volume of the expansion of the expansion screws absorbable by the fixation 17 amount of energy.

[0025] Mithilfe der hier vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Containment Sicherheit der aus der EP 1 233 190 A1 bekannten Strömungsmaschine deutlich zu verbessern. Auf einen Berstschutz ausserhalb des Spiralgehäuses kann verzichtet werden. Es ist eine weitere Reduzierung der Wandstärke der Gehäusekomponenten und damit eine Gewichts- und Kostenreduzierung der Strömungsmaschine möglich. By means of the present invention, it is possible to significantly improve the containment safety of the turbomachine known from EP 1 233 190 A1. On a burst protection outside the spiral housing can be omitted. It is a further reduction of the wall thickness of the housing components and thus a weight and cost reduction of the turbomachine possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

[0026] <tb>1<sep>Lagergehäuse <tb>2<sep>Welle <tb>3<sep>Verdichterrad <tb>4<sep>Nabe <tb>5<sep>Schaufel <tb>6<sep>Aussenkontur <tb>7<sep>Innenkontur <tb>8<sep>Verdichtergehäuse <tb>9<sep>Strömungskanal <tb>10<sep>Spiralgehäuse <tb>11<sep>Kanalabschnitt <tb>12<sep>Gehäuseeinsatzstück <tb>13<sep>Innenkontur <tb>14<sep>Kanalabschnitt <tb>15<sep>Innenzylinder <tb>16<sep>Hohlraum <tb>17<sep>Fixierung <tb>18<sep>Fixierung <tb>19<sep>Wand <tb>20<sep>Spitze <tb>21<sep>Spalt <tb>22<sep>Trennfuge <tb>23<sep>Flächenmittelpunkt <tb>24<sep>Querschnitt[0026] <Tb> 1 <sep> bearing housing <Tb> 2 <sep> wave <Tb> 3 <sep> compressor <Tb> 4 <sep> hub <Tb> 5 <sep> shovel <Tb> 6 <sep> outer contour <Tb> 7 <sep> inner contour <Tb> 8 <sep> compressor housing <Tb> 9 <sep> flow channel <Tb> 10 <sep> volute <Tb> 11 <sep> channel section <Tb> 12 <sep> housing insert <Tb> 13 <sep> inner contour <Tb> 14 <sep> channel section <Tb> 15 <sep> inner cylinder <Tb> 16 <sep> cavity <Tb> 17 <sep> fixation <Tb> 18 <sep> fixation <Tb> 19 <sep> Wall <Tb> 20 <sep> top <Tb> 21 <sep> gap <Tb> 22 <sep> parting line <Tb> 23 <sep> centroid <Tb> 24 <sep> section

Claims

1. Turbomachine with radially flowed compressor wheel (3) which is received on a bearing housing (1) mounted shaft (2) and in a compressor housing (8) with a helical flow channel (9), wherein an outer contour (6) of a Hub (4) of the compressor wheel (3) and an inner contour (7) of the compressor housing (8) form the deflected from an axial direction in a radial direction flow channel (9), wherein the compressor housing (8) from an outer volute casing (10) and an inner housing insert (12) is formed, wherein the outer spiral housing (10) in the radial direction outwardly deflected channel portion (11) of the flow channel (9) and by means of a first fixation (18) on the bearing housing (1) is fixed, and wherein the inner housing insert (12), namely its inner contour (13), with the outer contour (6) of the hub (4) of the compressor wheel (3) has a substantially in the axial direction extending channel portion (14) of the flow channel (9) formed between the volute casing (10) and the compressor wheel (3) and by means of a second fixation (17) on the volute casing (10) is fixed, characterized in that at least the outer volute casing ( 10) and / or the inner housing insert (12) is formed of a material whose elongation at break is at least 5%.

2. Turbomachine according to claim 1, characterized in that at least the outer spiral housing (10) and the inner housing insert piece (12) is formed from a material whose elongation at break is at least 5%.

3. Turbomachine according to claim 1 or 2, characterized in that the second fixation (17), which serves to fasten the Gehäuseinsatzstücks (12) on the spiral housing (10) is formed such that the second fixation at least 0.2% of the maximum kinetic energy of the compressor wheel (3) and at least 1.0% of the deformation energy absorbed by the housing insert (12) in the event of a compressor wheel breakage.

4. Turbomachine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second fixation (17), which serves to attach the housing insert (12) on the volute (10) is formed from at least one expansion screw with an elongation at break of at least 10% ,

5. Turbomachine according to claim 4, characterized in that the elongation at break of the or each expansion screw is at least 13%.

6. turbomachine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second fixation (17), which serves to attach the housing insert (12) on the volute (10) is formed from at least one expansion screw, each expansion screw to an expansion sleeve for Increasing the energy absorption is associated.

7. Turbomachine according to claim 6, characterized in that the or each expansion sleeve is formed of a material whose elongation at break is at least 10%.

8. Turbomachine according to claim 7, characterized in that the elongation at break of the or each expansion sleeve is at least 13%.

9. Turbomachine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the spiral housing (10) with a housing insert piece (12) at least partially surrounding inner cylinder (15) is executed, on which the housing insert piece (12) for forming a cavity (16 ) is grown by means of the second fixation (17).

10. Turbomachine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the second fixation (17) in the axial direction is flexible and less unbreakable than the first fixation (18) is formed.