CN103261630A - 带有用于在压缩机叶轮破裂时轴向地固定轴的器件的废气涡轮增压器 - Google Patents

带有用于在压缩机叶轮破裂时轴向地固定轴的器件的废气涡轮增压器 Download PDF

Info

Publication number
CN103261630A
CN103261630A CN201180063556XA CN201180063556A CN103261630A CN 103261630 A CN103261630 A CN 103261630A CN 201180063556X A CN201180063556X A CN 201180063556XA CN 201180063556 A CN201180063556 A CN 201180063556A CN 103261630 A CN103261630 A CN 103261630A
Authority
CN
China
Prior art keywords
axle
projection
housing
profile
turbine wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201180063556XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103261630B (zh
Inventor
J.施利恩格
M.勒邦
O.鲍迪施
P.阿贝勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Turbocharging System Switzerland Co ltd
Original Assignee
ABB Turbo Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Turbo Systems AG filed Critical ABB Turbo Systems AG
Publication of CN103261630A publication Critical patent/CN103261630A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103261630B publication Critical patent/CN103261630B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
    • F01D21/045—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position special arrangements in stators or in rotors dealing with breaking-off of part of rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

废气涡轮增压器的轴的固定部包括实施为捕集环的带有中心孔的壳体元件(2)以及在轴(1)上的径向突出部。捕集环(2)在中心孔的区域中设有内轮廓(22,24)。在轴上的径向突出部设有外轮廓(11,12)。在捕集环(2)处的内轮廓和在轴(1)处的外轮廓相互协调地来设计，使得在装配轴和与轴相连接的涡轮叶轮(4)时在轴上的径向向外伸的突出部可以在轴相对于壳体的至少一个、一定的角位置中在轴向上移动通过在壳体元件(2)处的中心孔，而径向向外伸的突出部在与轴相对于壳体的该至少一个一定的角位置不同的任何角位置中在轴向上靠在带有中心孔的壳体元件(2)处。根据本发明的装置的优点在于在静止时轴(1)的简单的装配和拆卸。轴固定部仅在破裂情况中起作用。在正常运行中，该装置不影响转子的旋转特性。

Description

带有用于在压缩机叶轮破裂时轴向地固定轴的器件的废气涡轮增压器
技术领域
本发明涉及用于增压的内燃机的废气涡轮增压器的领域。
本发明涉及一种废气涡轮增压器，其带有经由轴相互连接的涡轮叶轮(Turbinenrad)和压缩机叶轮，其中，在压缩机叶轮与涡轮叶轮之间设置用于在压缩机叶轮破裂的情况下轴向地固定轴和与轴相连接的涡轮叶轮的器件。
此外，本发明涉及一种用于轴向地固定废气涡轮增压器的轴的捕集环(Fangring)。
背景技术
当今，符合标准地应用带有将用于燃烧过程的空气输送给内燃机的燃烧室的压缩机和在内燃机的排气总成(Abgastrakt)中的废气涡轮的废气涡轮增压器用于内燃机(发动机)的功率提升。随着内燃机的增压，提高在燃烧室(气缸)中的空气和燃料量并且由此获得内燃机的明显的功率提升。为此所使用的废气涡轮增压器符合标准地由转子(其由压缩机叶轮和涡轮叶轮构成)以及轴承座(Wellenlagerung)、引导流动的壳体件(压缩机壳体、涡轮壳体)和轴承壳体组成。
在内燃机的全负荷运行中，在废气涡轮增压器处，在涡轮叶轮以及压缩机叶轮的最大直径处达到非常高的圆周速度。废气涡轮增压器的最大允许的转子转速是叶轮尺寸、几何结构以及所使用的材料的强度值的函数。通常，旋转的部件经受非常高的离心力负载和因此高的材料应力。在材料组织中的缺陷部位可能会导致压缩机叶轮或涡轮叶轮的破裂，对于围绕旋转的部件的壳体件带来部分严重的后果。原则上，废气涡轮增压器的包封方案(Containmentkonzept)应设计成使得将所有碎片控制在外壳之内并且不危害增压器的周围环境。
在由于破裂的压缩机叶轮引起压缩机叶轮损坏的情况中，取消在涡轮压缩机转子处的制动力矩，由此现在自由驱动的涡轮加速到超速并且在达到自然的破裂转速时失效。在径向涡轮自然破裂的情况中，在两种类型的破裂之间进行区分。
在轮毂破裂时，整个轮毂体包括涡轮叶片分裂成多个碎片，其中，即刻释放涡轮的全部旋转能。这些以高的动能向外抛的碎片显著损坏围绕的壳体件并且在最坏的情况中甚至可穿透它们并且由此危害涡轮增压器的周围环境。
另一方面，涡轮可被设计成使得其由于叶片破裂而失效。在此，涡轮叶片在朝向轮毂体的根部区域中失效，而涡轮叶轮的轮毂保持完好、继续旋转并且才通过在围绕的壳体件处的摩擦被制动。由于在叶片破裂时在第一时刻仅涡轮叶片从轮毂松开，首先仅叶片的动能部分被发出到周围环境处。在行出的过程中，将剩余的旋转能、也就是说在轮毂中的部分通过所提及的摩擦发出到壳体处。
在径向涡轮在其自然破裂转速时叶片破裂的情况中，通常存在该困难，即在叶片落下(Schaufelabwurf)之后剩余能保留在未破裂的轮毂体中。破裂试验表明，在叶片破裂时轴优选地在两个径向轴承之间在轴向轴承的区域中失效并且碎裂。在这些情况中，轴的涡轮侧的部分连同涡轮叶轮的轮毂体通过布置在断裂部位的压缩机侧的轴向轴承在轴向上不再足够来固定而可在轴向上从涡轮增压器壳体出来并且到达气体排出管路中。在此，在轴与涡轮轮毂体之间的摩擦焊接连接保持完好。而轴的压缩机侧的部分保持锁止在压缩机侧的轴承部位中并且不跟随涡轮叶轮的轮毂体和固定在其处的轴端。
在涡轮的气体排出管路中自由旋转的构件是不期望的，因为其不可控并且可引起废气管路的损坏。
从文件EP 1 353 041 A1中已知已知一种废气涡轮增压器，在其中在与涡轮叶轮相连接的轴上布置有用于轴向地固定轴和与轴相连接的涡轮叶轮的器件。该固定器件(Sicherungsmittel)在压缩机叶轮破裂的情况中防止轴和与轴相连接的涡轮叶轮在涡轮方向上的轴向运动。该固定器件例如是锁紧环(Sprengring)，其布置在轴中的槽中，并且在安装状态中与壳体件共同形成对轴的轴向止挡。在维护工作中，这样固定的轴的装配和尤其拆卸比较繁琐。
发明内容
因此，本发明的目的在于使废气涡轮增压器的轴设有固定装置，其在轴断裂的情况中可防止涡轮侧的带有涡轮叶轮的固定在其处的轮毂体的轴头(Wellenstummel)离开，并且利用其能够以简单的方式装配和拆卸轴和涡轮叶轮。
本发明所基于的废气涡轮增压器包括带有涡轮叶轮的涡轮和带有压缩机叶轮的压缩机。涡轮叶轮和压缩机叶轮经由轴相互连接并且布置在轴承壳体中。该轴围绕其轴线可旋转地来支承，其中，轴承优选地布置在涡轮叶轮与压缩机叶轮之间。在压缩机叶轮与涡轮叶轮之间设置有用于轴向地固定轴和与轴相连接的涡轮叶轮的器件，其中，用于在压缩机叶轮破裂的情况中轴向地固定的该器件防止轴和与轴相连接的涡轮叶轮在涡轮的方向上的轴向运动。
根据本发明，用于轴向地固定轴和与轴相连接的涡轮叶轮的器件一方面包括带有中心孔的壳体元件以及在轴上的径向向外伸的突出部(径向突出部(Radialvorsprung))。壳体元件在中心孔的区域中在周向上设有内轮廓。在轴上的突出部在周向上设有外轮廓。在壳体元件处的内轮廓和在轴处的外轮廓相互协调地来设计，使得在轴和与轴相连接的涡轮叶轮装配时，在轴上的径向向外伸的突出部可在轴相对于壳体的至少一个、一定的角位置中在轴向上移动通过在壳体元件处的中心孔，而该径向向外伸的突出部在与轴相对于壳体的该至少一个、一定的角位置不同的任何角位置中在轴向上移动时靠(anstehen)在带有中心孔的壳体元件处。
轴和轴承壳体的根据本发明设计为轮廓和配合轮廓的部分使能够，轴在未旋转的状态中可以以简单的方式被插入轴承壳体中或从轴承壳体中拆卸出来。在此，在一定的角位置(在其中在径向突出部处的外轮廓与在壳体元件处的内轮廓相一致)中使带有径向突出部的轴轴向地移动。
而在以高转速运行中或在破裂情况中由于在内轮廓与外轮廓之间仅极其短暂地一致的角位置，轴不能在没有明显的材料磨损(Materialabtrag)的情况下在轴向上移动。由于轴的旋转的外轮廓的高的圆周速度和在轴向上观察几乎不动的轴，外轮廓不可能在没有材料磨损的情况下穿透轴向固定器件的内轮廓。在此，轴的轴向移动速度必须比其圆周速度高多倍才能实现穿透。由此由于针对性地轴向锁止轴和与其相连接的涡轮叶轮，转子可通过受控的行出(Auslaufen)来固定在涡轮增压器外罩之内，由此可缓慢地消除留下的破裂能而不使气体排出管路受载。
在一实施形式中，内轮廓和外轮廓各划分成多个重复的轮廓区段，使得径向向外伸的突出部能够在与重复的区段的数量对应的数量的轴相对于壳体的角位置中在轴向上移动通过在径向上伸至轴处的壳体元件，而径向向外伸的突出部在轴相对于壳体的任何其它角位置中在轴向上通过在径向上伸至轴处的壳体元件处来锁止。
该对称的实施形式使容易的装配和拆卸成为可能，因为轴可在相对于壳体的多个角位置中在轴向上来安装和拆卸。
内轮廓和外轮廓可各包括至少一个凸块(Nocke)和至少一个槽，其中，凸块和槽限定成使得在壳体元件的内轮廓中凸块表示具有比被称为槽的区段更小的内半径的区，而在轴的径向突出部处的外轮廓中，凸块表示具有比被称为槽的区段更大的外半径的区段。在该实施形式中，固定器件例如构造为带有数量一致的接合到彼此中的齿的外齿轮和内齿轮，其中，相应在两个齿之间构造有空隙(槽)。
在轴的径向突出部上的凸块有利地比在壳体件处的凸块略微更大地来实施，因为在破裂情况中可显著地磨损材料。可选地，通过以2:1或甚至3:1来确定轴的凸块体积相对于壳体元件的凸块体积的比例，可减小轴向固定部过早失效的风险。
可选地，壳体元件在至少一个轴向端侧上具有用作轴向止挡的面，其至少部分地设有倒角。该倒角用作导前角(Anlaufschräge)并且在破裂情况中减小在相互碰撞的内轮廓和外轮廓的棱边处的材料负载。
可选地，该壳体元件(其是用于轴向地固定轴和与轴相连接的涡轮叶轮的器件的部分)可构造为独立的壳体嵌件(Gehaeuseeinsatzstueck)，其可在轴向上引入轴承壳体中。例如，该壳体嵌件可环形地构造为捕集环，其轴向地和径向地置放在轴承壳体处并且因此精确地定位且关于轴定心。
利用该设计，可避免附加的、轴向的轴固定部(例如安全环)，这显著简化了轴的拆卸和装配。
另外的优点由从属权利要求得出。
附图说明
下面根据附图来说明根据本发明的用于废气涡轮增压器的破裂设计的两个实施形式。在不同的附图中起相同作用的元件设有相同的附图标记。其中：
图1显示了通过根据现有技术的废气涡轮增压器的示意性的纵剖面，其带有可旋转地支承在壳体中的轴和与该轴相连接的涡轮叶轮、以及带有套装到轴上的压缩机叶轮，
图2显示了根据本发明的用于轴向地固定轴和与轴相连接的涡轮叶轮的器件的第一实施形式的侧视图，其带有布置在壳体中的捕集环，
图3显示了根据图2的用于轴向地固定轴和与轴相连接的涡轮叶轮的器件的轴视图，
图4显示了根据图2的捕集环的等轴视图，
图5显示了根据本发明的用于轴向地固定轴和与轴相连接的涡轮叶轮的器件的第二实施形式的侧视图，其带有布置在壳体中的捕集环，
图6显示了根据图5的用于轴向地固定轴和与轴相连接的涡轮叶轮的器件的轴视图，
图7显示了根据图5的捕集环的等轴视图，以及
图8显示了通过根据图5的用于轴向地固定轴和与轴相连接的涡轮叶轮的器件的纵剖面。
具体实施方式
图1显示了带有径向压缩机和径向涡轮的根据现有技术的废气涡轮增压器。径向涡轮包括带有轮毂体4和固定在其上的工作叶片(Laufschaufeln)3的涡轮叶轮。涡轮叶轮固定在轴1上或与其一体地来实施。涡轮壳体9包围涡轮叶轮并且限制流动通道(其将热的废气从内燃机经由涡轮叶轮引导至排气设备)。径向压缩机包括压缩机叶轮32，其同样固定在轴8上。压缩机壳体31限制压缩机侧的流动通道并且通常由多个壳体件组装而成。
对于轴1在涡轮叶片3叶片破裂时在径向轴承部位5与6之间在轴向轴承7的区域中失效的情况，轴头的涡轮侧的部分和与其相连接的轮毂体4应通过相应的装置被轴向地固定并且阻止部件出来到气体排出部中。
用于在叶片破裂时废气涡轮增压器的涡轮侧的破裂设计的根据本发明的用于轴向地固定轴和与轴相连接的涡轮叶轮的器件的第一实施形式包括在图2-4中所示出的且之后所阐述的装置。
根据本发明的装置由捕集环2以及在轴处的径向向外伸的突出部(径向突出部)组成。径向突出部沿着周缘具有外轮廓，即沿着周缘包括带有不同的径向外尺寸的区域、在具体情况中为凸块11和槽12。根据图3，作为壳体嵌件形状配合地或力配合地与轴承壳体8的凸缘80相连接的捕集环2具有中心孔，可使轴1在轴向上穿过该中心孔。在该孔的区域中，捕集环2沿着周缘具有内轮廓，即沿着周缘包括带有不同的径向内尺寸的区域、在具体情况中同样为凸块22和槽24。
在捕集环2处的内轮廓与在轴1的径向突出部处的外轮廓相协调，使得带有径向突出部的轴1可在相对于捕集环2的一定的角位置 (在周向上的取向)中移动通过在捕集环中的孔，而在任何其它角位置中在捕集环处的内轮廓的径向向内伸出的突出部和在轴处的外轮廓的径向向外伸的突出部防止轴和捕集环的轴向移动。
如果如在当前情况中这两个轮廓具有带有多个、重复的轮廓区段a的对称性，那么得到多个一定的角位置，在其中这两个部件可在轴向上相对于彼此移动。如从图3中可见，在该第一实施形式中，捕集环2的凸块22在轴相对于捕集环的刚好六个角位置中配合到在轴1的径向突出部中的槽12中。
在装配时，使轴1从涡轮侧(从图2中的右侧)这里朝向压缩机侧(向左)移动通过捕集环2，直到轴以径向突出部靠在捕集环的涡轮侧的端面处。现在，适合调整轴相对于捕集环的一定的角位置，由此带有在径向突出部处的凸块11的轴1可移动穿过在捕集环2中槽24。如果凸块11在轴向上完全穿过捕集环2中的槽24，则其到达带有环绕的槽的轴的区域中，其中，该槽关于带有凸块和槽的径向突出部构造为倒凹部(Hinterschnitt)14，使得在倒凹部的区域中的最大径向伸展小于在中心孔中的内轮廓的区域中的捕集环的最小内半径。
在压缩机侧的端面上，捕集环2的凸块22有利地具有垂直于轴线伸延的止挡面，其在与轴1的凸块11相碰的情况中用作大面积的轴向止挡。
在根据图5至8的第二变体中，根据本发明的装置又包括带有成轮廓的中心孔的捕集环2以及成轮廓的径向突出部。
轴1在径向突出部与涡轮叶轮之间的区域中又具有倒凹部14，捕集环2的凸块22接合到其中并且由此轴向地固定轴1。在该实施形式中，捕集环2具有三个在周缘上分布的凸块22以及环绕的支撑环23。支撑环构造为实心的环，其在破裂情况中将捕集环保持在一起、支撑在壳体处并且使稳定。
轴的外轮廓和捕集环的内轮廓又相互协调地实施成使得在合适的角位置中为了装配或拆卸通过轴的轴向移动可穿过两个几何结构。在该情况中，轴1可在刚好三个一定的角位置中被轴向地移动通过捕集环2。
根据本发明，在废气涡轮增压器的运行状态中，旋转的轴1不能在没有材料磨损的情况下从捕集环2中拉出，因此得到在运行中轴的轴向固定。尤其在高转速时，轴1不可能从捕集环2穿出。捕集环2的凸块22必须在正确的时刻且以极高的轴向速度穿过轴的旋转的槽12以使能够在没有材料磨损的情况下离开。在至今的破裂试验中未观察到该行为。
而在静止时，通过将轴和捕集环彼此带到一定的角位置中，可能根据上述说明装配和拆卸轴。图8以剖面图显示了在轴相对于捕集环的该角位置(在其中彼此间可能轴向移动)中的根据本发明的装置。
可选地，捕集环2的凸块22在压缩机侧的止挡面的区域中、即在破裂情况中在这两个部件之间发生接触的区域中具有10°至15°的倒角25作为导前角。这些倒角减小在轴的凸块端侧与捕集环的凸块端侧相遇时的碰撞。在涡轮破裂之后，轴1的凸块侧翼(Nockenflanke)直接撞击到在捕集环处的凸块22的凸块侧翼上、但是然后沿着在捕集环2处的凸块的倒角25滑动并且由此减小在轴与捕集环之间互相作用阶段中的材料负载。
凸块和槽在涡轮破裂之后也许具有明显的材料磨损，因此凸块几何结构不应实施得过小。最佳地，轴部分的凸块体积可大约为捕集环凸块的大小的两至三倍。凸块体积在整个周缘上来测得并且与凸块的轴向长度、径向高度以及在周向上的宽度相关。
在这两个所示出的实施形式中，捕集环2压入轴承壳体8的涡轮侧的轴承凸缘80中。捕集环借助于轴向止挡在轴向上精确地来定位并且借助于定心环21关于轴来定心。可选地，捕集环也可作为壳体组成部分与轴承凸缘80或整个轴承壳体8一体地来构造。
带有高断裂伸长(＞10%)和高强度的合金钢适合作为用于轴以及捕集环的材料，其中，这些部件不应硬化，以使在破裂时不由于脆裂而失效。
在捕集环22的径向伸出的凸块与在背切(Hinterstich)14的区域中在轴上的配合轮廓之间的径向间隙可设计成使得在轴处不实现附加的滑动轴承效果。在捕集环的凸块与在轴的径向突出部处的凸块之间的轴向间隙可设计成使得在废气涡轮增压器的正常运行中且在在此出现的、可能的轴向的转子运动中不引起相互接触。此外，应使润滑油到捕集装置中的渗入最少以有利于小的机械的轴承损失。
代替详细说明的且在图中示出的带有具有矩形轮廓的相对而置的凸块和槽的解决方案，也可设置有其它的、彼此协调的内轮廓和外轮廓。
根据本发明的装置的一优点在于在没有附加的固定元件(其即使在转子静止时使轴的拆卸和装配困难)的情况下在静止时轴的简单的装配和拆卸。利用根据本发明的设计，仅在破裂情况中和在旋转时存在轴向的轴固定。在正常运行中，该装置不影响转子的旋转特性。
附图标记清单
1 涡轮增压器轴
2 捕集环/壳体嵌件(径向地伸至轴处的壳体元件)
3 涡轮叶轮的工作叶片
4 涡轮叶轮的轮毂体
5 涡轮侧的径向轴承
6 压缩机侧的径向轴承
7 轴向轴承
8 轴承壳体的凸缘
9 轴承壳体
11 轴的凸块(在轴的径向突出部处的外轮廓的部分)
12 在轴中的槽(在轴的径向突出部处的外轮廓的部分)
13 用于轴向轴承的止挡
14 环绕的槽、倒凹部
15 理论断裂部位
21 在捕集环处的定心环
22 捕集环/壳体嵌件的凸块(在捕集环/壳体嵌件处的内轮廓的部分)
23 在捕集环/壳体嵌件处的支撑环
24 在捕集环/壳体嵌件中的槽(在捕集环/壳体嵌件处的内轮廓的部分)
25 在捕集环/壳体嵌件中的凸块的接触侧上的倒角(导前角)
30 涡轮壳体
31 压缩机壳体
32 压缩机叶轮
80,81 轴承壳体的凸缘。

Claims (10)

1. 一种废气涡轮增压器(1)，其包括带有涡轮叶轮(4)的涡轮和带有压缩机叶轮(32)的压缩机，其中，所述涡轮叶轮和所述压缩机叶轮经由轴(10)相互连接并且布置在轴承壳体(8,9)中，其中，所述轴借助于布置在涡轮叶轮与压缩机叶轮之间的轴承(5,6,7)围绕轴线可旋转地来支承，其中，在所述压缩机叶轮与所述涡轮叶轮之间设置用于轴向地固定所述轴(10)和与所述轴(10)相连接的所述涡轮叶轮(4)的器件，其中，用于轴向固定的所述器件在所述压缩机叶轮(32)破裂的情况中防止所述轴(10)和与所述轴(10)相连接的所述涡轮叶轮(4)的轴向运动，
其特征在于，
用于轴向地固定所述轴(10)和与所述轴(10)相连接的所述涡轮叶轮(4)的所述器件一方面包括带有中心孔的壳体元件(2)，其在所述中心孔的区域中在周向上设有内轮廓(22,24)，
用于轴向地固定所述轴(10)和与所述轴(10)相连接的所述涡轮叶轮(4)的所述器件另一方面具有在所述轴(10)上的径向突出部，其在周向上设有外轮廓(11,12)，
在所述壳体元件处的所述内轮廓和在所述轴处的所述外轮廓相互协调地设计成使得在装配所述轴(10)和与所述轴(10)相连接的所述涡轮叶轮(4)时，在所述轴上的径向向外伸的所述突出部能够在所述轴相对于所述壳体的至少一个、一定的角位置中在轴向上移动通过所述壳体元件(2)的中心孔，并且
径向向外伸的所述突出部在与所述轴相对于所述壳体的至少一个、一定的所述角位置不同的任何角位置中在轴向上移动时靠在所述壳体元件(2)处。
2. 根据权利要求1所述的废气涡轮增压器，其中，所述内轮廓(22,24)和所述外轮廓(11,12)各划分成一定数量的重复的轮廓区段(a)，使得径向向外伸的所述突出部能够在与重复的区段的数量对应的数量的所述轴相对于所述壳体的角位置中在轴向上移动通过所述壳体元件(2)，并且径向向外伸的所述突出部在所述轴相对于所述壳体的任何其它角位置中在轴向上靠在所述壳体元件(2)处。
3. 根据权利要求1或2中任一项所述的废气涡轮增压器，其中，所述内轮廓(22,24)和所述外轮廓(11,12)各包括至少一个凸块(22,11)和至少一个槽(24,12)，其中，凸块和槽限定成使得在所述内轮廓中凸块(22)表示具有比被称为槽(24)的区段更小的内半径的区段，而在所述外轮廓中，凸块(11)表示具有比被称为槽(12)的区段更大的外半径的区段。
4. 根据权利要求3所述的废气涡轮增压器，其中，在整个周缘上观察，所述外轮廓的凸块(11)的体积与所述内轮廓的凸块(22)的体积的比例至少为2:1。
5. 根据权利要求4所述的废气涡轮增压器，其中，在整个周缘上观察，所述外轮廓的凸块(11)的体积与所述内轮廓的凸块(22)的体积的比例至少为3:1。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮增压器，其中，伸到所述轴处的所述壳体元件构造为壳体嵌件(2)，其能够在轴向上引入所述轴承壳体(8,9)中。
7. 根据权利要求6所述的废气涡轮增压器，其中，所述壳体嵌件(2)构造成环形、并且轴向地且径向地置放在所述轴承壳体(8,9)处。
8. 一种捕集环，其为了废气涡轮增压器的设有成轮廓的径向突出部的轴的轴向固定而能够插入废气涡轮增压器的壳体中，所述捕集环包括中心孔，其中，所述孔在周向上构造有内轮廓，其中，所述内轮廓构造成使得所述捕集环能够在所述捕集环(1)相对于废气涡轮增压器的设有成轮廓的径向突出部的轴的至少一个、一定的角位置中在轴向上移动到带有这样的径向突出部的轴上，并且所述捕集环在与所述捕集环相对于这样的轴的至少一个、一定的所述角位置不同的任何角位置中在轴向上靠在这样的所述突出部处。
9. 根据权利要求8所述的捕集环，其中，所述内轮廓(22,24)包括至少一个凸块(22)和至少一个槽(24)，其中，所述凸块和所述槽限定成使得凸块(22)表示具有比被称为槽(24)的区段更小的内半径的区段。
10. 根据权利要求8或9中任一项所述的捕集环，其中，所述捕集环在至少一个轴向端侧上具有用作轴向止挡的面，其至少部分地设有倒角。
CN201180063556.XA 2010-11-01 2011-11-01 带有用于在压缩机叶轮破裂时轴向地固定轴的器件的废气涡轮增压器 Active CN103261630B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010043198.2 2010-11-01
DE102010043198.2A DE102010043198B4 (de) 2010-11-01 2010-11-01 Berstschutz für einen Abgasturbolader
PCT/EP2011/069177 WO2012059481A1 (de) 2010-11-01 2011-11-01 Abgasturbolader mit mittel zur axialen sicherung der welle beim bersten des verdichterrades

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103261630A true CN103261630A (zh) 2013-08-21
CN103261630B CN103261630B (zh) 2016-02-24

Family

ID=44897773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180063556.XA Active CN103261630B (zh) 2010-11-01 2011-11-01 带有用于在压缩机叶轮破裂时轴向地固定轴的器件的废气涡轮增压器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9540954B2 (zh)
EP (1) EP2635781B1 (zh)
JP (1) JP5788519B2 (zh)
KR (2) KR101746896B1 (zh)
CN (1) CN103261630B (zh)
DE (1) DE102010043198B4 (zh)
WO (1) WO2012059481A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104358703A (zh) * 2014-11-13 2015-02-18 香志光 一种适用于冷装配的轴与转子的装配体结构
CN107002773A (zh) * 2014-12-15 2017-08-01 赛峰直升机发动机公司 可扭曲断裂的机械保险件和涡轮发动机的安装有这种保险件的冷却单元
CN110043334A (zh) * 2018-01-17 2019-07-23 曼恩能源方案有限公司 涡轮增压器的外壳以及涡轮增压器
CN114837752A (zh) * 2021-02-02 2022-08-02 中国航发商用航空发动机有限责任公司 航空发动机

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10167784B2 (en) * 2012-10-26 2019-01-01 Pratt & Whitney Canada Corp. System for detecting shaft shear event
DE102013015563A1 (de) * 2013-09-20 2015-03-26 Abb Turbo Systems Ag Abgasturbolader
US9909589B2 (en) 2014-01-15 2018-03-06 General Electric Company Rotary machine having a volute assembly-bearing housing joint with interlocking teeth
KR101498432B1 (ko) * 2014-11-14 2015-03-03 이원혁 로터 샤프트의 파인 트리 가공용 고정장치
SE541037C2 (en) 2015-04-29 2019-03-12 Scania Cv Ab A stopping arrangement, an intake and exhaust system, and a vehicle comprising such a system
DE102016200628A1 (de) * 2016-01-19 2017-07-20 Robert Bosch Gmbh Welle-Nabe-Verbindung
GB2555469A (en) * 2016-10-31 2018-05-02 Caterpillar Motoren Gmbh & Co Turbocharger arrangement in engine systems
JP6684698B2 (ja) * 2016-12-12 2020-04-22 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 ターボチャージャ
JP6809358B2 (ja) * 2017-04-24 2021-01-06 いすゞ自動車株式会社 ターボチャージャ用シャフト及びターボチャージャ
DE102017207173B4 (de) * 2017-04-28 2022-12-22 Vitesco Technologies GmbH Turbolader mit Sollbruchstelle für eine Brennkraftmaschine
GB2569372B (en) 2017-12-15 2019-12-11 Ford Global Tech Llc Turbocharger heat shield
JP7311441B2 (ja) * 2020-02-28 2023-07-19 三菱重工マリンマシナリ株式会社 コンプレッサ装置及びターボチャージャ
KR102486265B1 (ko) * 2020-11-11 2023-01-10 박방림 고 효율 축류 터빈의 개량구조

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2377731A (en) * 2001-07-21 2003-01-22 Rolls Royce Plc Rotor shaft assembly for a gas turbine engine
CN1650092A (zh) * 2002-04-12 2005-08-03 Abb涡轮系统有限公司 轴上带有当压缩机转子开裂时用于轴向固定的装置的涡轮增压器
CN101460724A (zh) * 2006-06-02 2009-06-17 株式会社Ihi 电动增压器
CN101629494A (zh) * 2008-07-17 2010-01-20 凤城太平洋神龙增压器有限公司 一种轻质钛合金涡轮增压器
CN101737087A (zh) * 2008-11-12 2010-06-16 阿特拉斯·科普柯能源有限公司 涡轮机的转子

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3652176A (en) 1970-04-20 1972-03-28 Sudstrand Corp Turbine wheel containment device
US3941437A (en) * 1973-12-27 1976-03-02 Rajay Industries, Inc. Bearing housing for high speed rotating shafts
JPS6383493U (zh) * 1986-11-20 1988-06-01
EP0282297A1 (en) * 1987-03-10 1988-09-14 British Aerospace Public Limited Company Fluid film journal bearings
US5178471A (en) 1991-05-20 1993-01-12 Allied-Signal Inc. Thrust bearing for turbocharger
US5248239A (en) * 1992-03-19 1993-09-28 Acd, Inc. Thrust control system for fluid handling rotary apparatus
JP2882260B2 (ja) * 1993-10-04 1999-04-12 住友電装株式会社 レバー式コネクタ
GB9721434D0 (en) * 1997-10-10 1997-12-10 Holset Engineering Co Improvements in or relating to compressors and turbines
KR100304437B1 (ko) * 1999-06-15 2001-09-24 이계안 속도 가변형 터보차저
US6368077B1 (en) * 2000-05-10 2002-04-09 General Motors Corporation Turbocharger shaft dual phase seal
JP2002031154A (ja) * 2000-07-17 2002-01-31 Koyo Seiko Co Ltd 車両用軸受装置
JP2002349551A (ja) * 2001-05-29 2002-12-04 Hitachi Ltd スラスト軸受装置およびターボチャージャ
JP2003065290A (ja) * 2001-08-29 2003-03-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 羽根車の取り付け構造およびこの構造を用いた過給機
JP2003312258A (ja) 2002-04-19 2003-11-06 Kasai Kogyo Co Ltd 車両用サンバイザにおけるシャフトの支承構造
KR20080111716A (ko) * 2007-06-19 2008-12-24 현대자동차주식회사 Ｃｎｇ 엔진 터보 차저의 스러스트 베어링 마모저감구조

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2377731A (en) * 2001-07-21 2003-01-22 Rolls Royce Plc Rotor shaft assembly for a gas turbine engine
CN1650092A (zh) * 2002-04-12 2005-08-03 Abb涡轮系统有限公司 轴上带有当压缩机转子开裂时用于轴向固定的装置的涡轮增压器
CN101460724A (zh) * 2006-06-02 2009-06-17 株式会社Ihi 电动增压器
CN101629494A (zh) * 2008-07-17 2010-01-20 凤城太平洋神龙增压器有限公司 一种轻质钛合金涡轮增压器
CN101737087A (zh) * 2008-11-12 2010-06-16 阿特拉斯·科普柯能源有限公司 涡轮机的转子

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104358703A (zh) * 2014-11-13 2015-02-18 香志光 一种适用于冷装配的轴与转子的装配体结构
CN107002773A (zh) * 2014-12-15 2017-08-01 赛峰直升机发动机公司 可扭曲断裂的机械保险件和涡轮发动机的安装有这种保险件的冷却单元
CN107002773B (zh) * 2014-12-15 2019-10-18 赛峰直升机发动机公司 机械保险件和涡轮发动机的安装有这种保险件的冷却单元
CN110043334A (zh) * 2018-01-17 2019-07-23 曼恩能源方案有限公司 涡轮增压器的外壳以及涡轮增压器
CN114837752A (zh) * 2021-02-02 2022-08-02 中国航发商用航空发动机有限责任公司 航空发动机

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130095770A (ko) 2013-08-28
WO2012059481A1 (de) 2012-05-10
EP2635781A1 (de) 2013-09-11
EP2635781B1 (de) 2019-02-27
US9540954B2 (en) 2017-01-10
KR101746896B1 (ko) 2017-06-14
US20130294947A1 (en) 2013-11-07
JP2013541673A (ja) 2013-11-14
DE102010043198A1 (de) 2012-05-03
JP5788519B2 (ja) 2015-09-30
KR20150104225A (ko) 2015-09-14
CN103261630B (zh) 2016-02-24
DE102010043198B4 (de) 2022-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103261630A (zh) 带有用于在压缩机叶轮破裂时轴向地固定轴的器件的废气涡轮增压器
US9995179B2 (en) Compressor assembly for turbocharger burst containment
KR101157440B1 (ko) 파열 보호부
EP2246544B1 (en) Gas turbine, and interior opening method for the gas turbine
CN107060896B (zh) 涡轮导向器连接结构及具有其的燃气涡轮发动机
CN102834316A (zh) 用于涡轮发动机的无导管涡扇
US9938988B2 (en) Exhaust gas turbocharger
CN116857072A (zh) 具有环阻尼件的燃气涡轮发动机
JP2002531760A (ja) インペラ封じ込め装置
CN107044346A (zh) 高负载事件期间的轴承外座圈固位
CN205422845U (zh) 涡轮增压器和内燃发动机
EP3073091B1 (en) Compressor
US20160024946A1 (en) Rotor blade dovetail with round bearing surfaces
CN102562671A (zh) 轻质量型无叶片式压缩机安全壳设计
JP6133439B2 (ja) 圧縮機および過給機
CA2887943A1 (en) Turbine disc with reduced neck stress concentration
CN106164497A (zh) 离心压缩机、增压器及离心压缩机的制造方法
CN101649758A (zh) 燃气涡轮发动机涡轮轴断裂时的能量耗散系统
EP2935785B1 (en) Root spacer for arranging between a rotor disk and a root of a rotor blade
SE541037C2 (en) A stopping arrangement, an intake and exhaust system, and a vehicle comprising such a system
RU2171382C2 (ru) Устройство для удерживания обломков ротора турбомашины
CN216742047U (zh) 用于增压设备的径流式涡轮机和增压设备
RU2730565C1 (ru) Двухконтурный турбореактивный двигатель
RU2456457C2 (ru) Турбомашина

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20201221

Address after: Baden, Switzerland

Patentee after: ABB Turbine Systems Holdings Ltd.

Address before: Baden, Switzerland

Patentee before: ABB Turbo Systems AG

Effective date of registration: 20201221

Address after: Baden, Switzerland

Patentee after: ABB Switzerland Co.,Ltd.

Address before: Baden, Switzerland

Patentee before: ABB Turbine Systems Holdings Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230201

Address after: Swiss Baden

Patentee after: Turbocharging system Switzerland Co.,Ltd.

Address before: Swiss Baden

Patentee before: ABB Switzerland Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right