CN107524481A - 涡轮机 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮机，其具有转子且具有定子，转子包括径向流叶轮(10)，定子包括壳体(11)和安装在壳体(11)上的插入件(12)，其中，插入件(12)对于工作流体至少区段地界定流动管道，即，流动管道的沿轴向方向延伸的第一流动通路(17)和关于第一流动通路(17)沿径向弧形地延伸到外侧的第二流动通路(18)，且其中，插入件(12)经由连接元件(14)在插入件凸缘(15)的区域中紧固至壳体(11)的壳体凸缘(16)，使得在安装的壳体(11)的情况下叶轮(10)可被拆卸和组装，其中，冲击和变形体(20)安装在壳体(11)上，冲击和变形体(20)在叶轮(10)断裂的情况下直接地防止插入件(12)的移动。

Description

涡轮机
技术领域
本发明涉及涡轮机。
背景技术
从DE 10 2010 027 762 B4已知一种具有转子和定子的涡轮机。转子包括径向流叶轮。定子包括壳体和安装在壳体上的插入件。插入件对于工作流体区段地界定涡轮机的流动管道，即，流动管道的沿轴向方向延伸的流动通路和流动管道的径向地延伸到外侧的弧形流动通路。根据DE 10 2010 027 762 B4，插入件安装在壳体上，即，经由延伸穿过插入件的插入件凸缘和壳体的对应的壳体凸缘的连接元件。在此，插入件紧固至壳体，使得在壳体组装的情况下叶轮可被拆卸和组装。为了接近叶轮，仅插入件必须从壳体移除，但不需要拆卸壳体。如已经解释的那样，插入件经由多个连接元件紧固至壳体，该连接元件实现为螺钉，其中，根据现有技术，设计为螺钉的连接元件(插入件经由其紧固至壳体)提供所谓的容纳保护。如果叶轮在操作期间断裂且如果叶轮的碎片撞击插入件，则插入件与壳体之间的设计为螺钉的连接元件根据现有技术必须吸收或截取这些力。因此，根据现有技术，需要提供多个这样的连接元件，以用于将插入件连接至壳体，这些连接元件必须部分地也实现为高强度螺钉。
发明内容
从这开始，本发明基于创造具有更好的容纳保护的涡轮机的目标。该目标通过根据权利要求1的涡轮机来解决。根据本发明，冲击和变形体安装在壳体上，该冲击和变形体在叶轮断裂的情况下直接地防止插入件的移动。
利用本发明，提供了对于涡轮机的全新类型的容纳保护。在叶轮断裂的情况下作用在插入件上的力不需要完全由连接元件(插入件经由其安装在壳体上)截取，而是安装在壳体上的冲击和变形体接管这些力的截取，即，插入件变为直接地抵靠在冲击和变形体上，且在该过程中，作用在插入件上的力经由冲击和变形体截取和转换且被传送到壳体中。一方面，本发明使得可能在冲击和变形体上相对于壳体直接地保持插入件，另一方面，在接近叶轮时不需要拆卸壳体。
优选地，冲击和变形体利用第一区段插入壳体的凹槽中且在该第一区段上经由连接元件连接至壳体，其中，冲击和变形体利用第二区段伸出壳体的凹槽且利用该第二区段在投影的区域中覆盖插入件。这些细节使得可能使冲击和变形体在壳体上简单组装且在叶轮断裂的情况下借助于直接连接将插入件保持在壳体上以及除此之外在安装的壳体的情况下叶轮的组装能力和拆卸能力。
根据有利的进一步改进，间隙形成在冲击和变形体与插入件之间，其优选地尺寸设置为使得插入件仅在连接元件失效之后变为抵靠在冲击和变形体上，插入件经由该连接元件紧固至壳体。在叶轮的失效开始时，本发明的该进一步改进利用连接元件的变形路径或剪切路径，以用于转换作用在插入件上的力，插入件经由该连接元件安装在壳体上。仅在此之后，插入件因而相对于冲击和变形体直接地应用，冲击和变形体然后接管作用在插入件上的力的截取，从而最终将其传送到壳体中。
优选地，冲击和变形体形成为一件。备选地，其形成为由来自多个节段的若干部分构成。具体而言，当冲击和变形体形成为一件时，其优选地在其周边上包括多个凹口，其因而可通过该多个凹口卡销状地插入壳体上的凹槽中。具有多个节段的冲击和变形体的多部分设计在设计方面更简单。
附图说明
可从从属权利要求和以下说明中获得本发明的优选的其他改进。借助于附图而不受其约束，更详细地说明本发明的示例性实施例。其中附图示出：
图1是来自根据本发明的涡轮机的截面。
具体实施方式
本发明涉及涡轮机，即，具有径向流叶轮的径向涡轮机。在此，径向涡轮机可实现为径向压缩机或径向涡轮。
在下文，参照图1的示例性实施例描述本发明，图1示出了设计为径向压缩机的径向涡轮机。
图1中以截面示出的径向压缩机包括转子，该转子具有径向流叶轮10。叶轮10受到轴向的进入流和径向的离开流。
而且，图1的涡轮机包括定子的组件，其中，定子的压缩机壳体11、安装在压缩机壳体11上的插入件12和扩散器环13在图1中示出。
插入件12经由设计为螺钉的连接元件14安装在壳体11上，其中，这些连接元件14一方面延伸穿过插入件12的插入件凸缘15，且另一方面延伸穿过压缩机壳体11的对应的壳体凸缘16。
插入件12安装在压缩机壳体11上，使得在插入件12从压缩机11拆卸之后，可组装和拆卸叶轮10，而无需那样接近压缩机壳体11。因此，在压缩机壳体11组装和插入件12拆卸的情况下，可组装和拆卸叶轮10。
定子侧上的插入件12对于工作流体区段地(即，关于叶轮10在转子侧上径向外侧地)界定涡轮机的流动管道。
因此，叶轮10受到轴向的进入流，其中，插入件12区段地界定流动管道的沿轴向方向延伸的第一流动通路17，第一流动通路17用于进入叶轮10的进入流。
而且，插入件12对于工作流体界定流动管道的径向地延伸到外侧(即，在径向外侧邻接叶轮10)的流动通路18，其中，在该区域中，插入件12的轮廓是弧形的。沿流动方向看，扩散器环13跟随在叶轮10的下游和插入件12的下游，其优选地包括固定的扩散器引导叶片19。
根据本发明，冲击和变形体20安装在壳体11上。具体而言，当在操作期间叶轮10失效时，即，在叶轮10断裂的情况下，力和力矩作用在插入件12上，具体而言，当连接元件14(插入件12经由其安装在压缩机壳体11上)失效时，力和力矩由冲击和变形体20截取且被传送到压缩机壳体11中。在该过程中，冲击和变形体20在连接元件14(插入件12经由其紧固至压缩机壳体11)失效时直接地阻止插入件12的移动。
如从图1显而易见，冲击和变形体20在轴向投影中至少区段地在插入件12的插入件凸缘15的区域中覆盖插入件12。具体而言，当连接元件14(插入件12经由其安装在压缩机壳体11上)在叶轮10的断裂期间作为然后作用在插入件12上的力的结果而失效，插入件12与其插入件凸缘15变为以限定的方式抵靠在冲击和变形体20上，其中，如已经解释的那样，冲击和变形体20然后吸收相关的力且将其传送到压缩机壳体11中。
冲击和插入件20在该情况下经由多个连接元件21安装在压缩机壳体11上。
冲击和变形体20利用区段(即，径向外区段)插入压缩机壳体11的凹槽22中，且利用第二区段(即，径向内区段)从该凹槽22伸出。在该第二径向内区段从凹槽22伸出的情况下，冲击和变形体在轴向投影中在插入件12的插入件凸缘15的区域中覆盖插入件12。
连接元件21(冲击和变形体20经由其安装在压缩机壳体11上)一方面延伸穿过压缩机壳体11，且另一方面穿过冲击和变形体20的伸入凹槽22中的第一径向外区段。
冲击和变形体20可形成为一件，或者由来自多个节段的若干部件构成。具体而言，当冲击和变形体20实现为一件时，同样优选地在其第一径向外区段上具有波状轮廓，以便将其卡销状地拧入压缩机壳体11的凹槽22中。具体而言，当冲击和变形体20形成为由来自多个节段的若干部分构成，冲击和变形体20(即，其节段)可更容易插入压缩机壳体11的凹槽22中且逐个节段地安装至压缩机壳体11。
一件式或多部分的冲击和变形体20优选为一件或分节段的钢板。
在根据图1的所示的优选示例性实施例中，间隙23形成在插入件12(即，其插入件凸缘15)以及冲击和变形体20之间。在此，该间隙23尺寸设置为使得插入件12与其插入件凸缘15仅在连接元件14的失效或剪断之后变为抵靠在冲击体上，插入件12经由该连接元件14安装在压缩机壳体11上。
在该情况下，在叶轮10断裂之后，为了截取作用在插入件12上的力，连接元件14(插入件12经由其安装在压缩机壳体11上)的变形路径或剪切路径首先被利用以便移除力，其中，仅在这些连接元件14(插入件12经由其安装在压缩机壳体11上)的失效之后，即，在插入件12变为抵靠在冲击和变形体20上之后，力通过冲击和变形体20截取且被传送至压缩机壳体11。
因此，在断裂的叶轮10的情形下，本发明使得可能将插入件12直接地保持在压缩机壳体11上，且在该过程中，经由冲击和变形体20将作用在插入件12上的力引入压缩机壳体11中，其中，还可能在安装了压缩机壳体11且插入件12从压缩机壳体11拆卸的情况下组装和拆卸叶轮10。
钢板或钢环优选地用作冲击和变形体20，其经由其自身的连接元件21安装在压缩机壳体11上。在叶轮10断裂之后，该冲击和变形体20将作用在插入件12上的力传送到压缩机壳体11中。
如已经解释的那样，间隙23优选地设置在冲击和变形体20以及插入件12之间，以便在叶轮10断裂的情况下，连接元件14(插入件12经由其安装在压缩机壳体11上)首先消耗能量，即，直到其剪断，其中，仅在这之后，插入件12的插入件凸缘15变为抵靠在冲击和变形体20上，且因此，直接地界定插入件12的轴向路径，且其沿轴向方向的移动由此停止，因此插入件12的残余能量经由冲击和变形体20传送到压缩机壳体11中。
参考标号列表
10 叶轮
11 壳体
12 插入件
13 引导格栅/扩散器(环)
14 连接元件
15 插入件凸缘
16 壳体凸缘
17 流动通路
18 流动通路
19 扩散器引导叶片
20 冲击和变形体
21 连接元件
22 凹槽
23 间隙。

Claims (8)

1.一种涡轮机，其具有转子且具有定子，所述转子包括径向流叶轮(10)，所述定子包括壳体(11)和安装在所述壳体(11)上的插入件(12)，其中，所述插入件(12)对于工作流体至少区段地界定流动管道，即，所述流动管道的沿轴向方向延伸的第一流动通路(17)和关于所述第一流动通路(17)沿径向弧形地延伸到外侧的第二流动通路(18)，且其中，所述插入件(12)经由连接元件(14)在插入件凸缘(15)的区域中紧固在所述壳体(11)的壳体凸缘(16)上，使得在安装的壳体(11)的情况下所述叶轮(10)可被拆卸和组装，其特征在于，冲击和变形体(20)安装在所述壳体(11)上，所述冲击和变形体(20)在所述叶轮(10)断裂的情况下直接地防止所述插入件(12)的移动。
2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述冲击和变形体(20)在投影中在所述插入件凸缘(15)的区域中覆盖所述插入件(12)。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其特征在于，所述冲击和变形体(20)利用第一区段插入所述壳体(11)的凹槽(22)中且在该第一区段上经由连接元件(21)连接至所述壳体(11)，且所述冲击和变形体(20)利用第二区段伸出所述壳体(11)的凹槽(22)且利用所述第二区段在投影中在所述插入件凸缘(15)的区域中覆盖所述插入件(12)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其特征在于，所述冲击和变形体(20)形成为一件。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的涡轮机，其特征在于，所述冲击和变形体(20)形成为包括若干部分且包括多个节段。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的涡轮机，其特征在于，所述冲击和变形体(20)形成为一件式或分节段的钢板。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的涡轮机，其特征在于，间隙(23)在所述冲击和变形体(20)以及所述插入件(12)之间形成。
8.根据权利要求7所述的涡轮机，其特征在于，所述间隙(23)尺寸设置为使得所述插入件(12)在所述叶轮(10)断裂的情况下仅在所述连接元件(14)失效之后变为抵靠在所述冲击和变形体(20)上，所述插入件(12)经由所述连接元件(14)紧固至所述壳体(11)。
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