CN110118199A - 径向压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种径向压缩机，包括：叶轮；壳体，其具有壳体区段和插入区段；主流动通道；径向上布置在主流动通道外面的循环室，该循环室借助于轮廓壁与主流动通道分开，该循环室在叶轮的区域中经由循环开口连接到主流动通道且该轮廓壁经由支柱连接至插入区段，所述支柱在循环室中延伸。主流动通道通过轮廓壁且在轮廓壁的下游通过插入区段的第一部段界定。支柱与插入区段的第二部段接合。插入区段的第二部段与插入区段的第一部段的下游的端部接合。插入区段的第一部段的上游的端部在轮廓壁的方向上自由地突出。在子午线截面中观察，插入区段的第一部段跨越其在下游的端部和上游的端部之间的延伸具有带有最大5%的厚度偏差的近似恒定的厚度。

Description

径向压缩机
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的径向压缩机(radialcompressor，有时称为离心式压缩机)。
背景技术
废气涡轮增压器的径向压缩机从文件EP 2 194 277 A1已知。例如，文件EP 2 194277 A1显示了一种包括在转子侧上的叶轮和在定子侧上的壳体的径向压缩机。壳体限定主流动通道以在叶轮的方向上引导待压缩的介质。循环室(其借助于轮廓壁与主流动通道分开)布置在主流动通道外面。根据文件EP 2 194 277 A1，循环室一直延伸到在叶轮的区域中的循环开口。在叶轮的区域中，循环室经由循环开口连接到主流动通道。支柱(经由所述支柱轮廓壁(该轮廓壁将主流动通道与循环室分开)连接至壳体)在循环室内部伸延。
根据文件EP 2 194 277 A1，径向压缩机的壳体具有径向上外部的螺旋形的壳体区段和径向上内部的插入区段(insertion section，有时称为嵌入区段)。螺旋形的壳体区段和插入区段由此制造成单件。插入区段的第一部段在轮廓壁的下游限定主流动通道。轮廓壁经由支柱连接至插入区段的第二部段。插入区段的第二部段(支柱与其接合)继而与插入区段的第一部段的上游的端部接合。
在这样的径向压缩机受到损坏的情形中，例如叶轮的碎片能够撞击插入区段。迄今，这样的径向压缩机的插入区段在失效的情形中不能够以限定的方式变形。反而，通过插入区段的第二部段结构上连接至插入区段的第一部段使得插入区段的变形不可行。因此，由碎片冲击到插入区段中导致的力传递到螺旋形的壳体区段中。封闭(containment)安全性由此被限制，因为能够发生螺旋形的壳体区段和/或在螺旋形的壳体区段和轴承壳体之间的凸缘连接的过载且碎片能够到达到周围的区域中。
发明内容
需要增加径向压缩机的封闭安全性。
基于此，本发明的目标在于创造一种新颖的径向压缩机。
该目标借助于根据权利要求1所述的径向压缩机解决。
根据本发明，插入区段的第二部段与插入区段的第一部段的下游的端部接合。插入区段的第一部段的上游的端部在轮廓壁的方向上以自由悬置(floating，有时称为不固定的)的方式突出。在子午线(meridian，有时称为经线)截面中观察，插入区段的第一部段跨越其在下游的端部和上游的端部之间的延伸具有带有最大5%的厚度偏差的近似恒定的厚度。
利用本发明可行的是，插入区段的第一部段能够以限定的方式变形到循环室中，也就是说尤其当在损坏的情形中径向压缩机的叶轮的碎片撞击插入区段时。插入区段的第一部段的在下游的端部和上游的端部之间的包括最大5%的厚度偏差的厚度(其在子午线截面中观察为近似恒定的)结合其它的上文提及的特征确保了插入区段的限定的变形。
由此在径向压缩机的失效的情形中，使得插入区段的、也就是说插入区段的第一部段(其至少部分区段地界定主流动通道)的限定的变形成为可能。阻止或相应地极大减小力引入到螺旋形的壳体区段中和/或引入到在螺旋形的壳体区段和轴承壳体之间的凸缘连接中。
根据有利的进一步的改进方案，插入区段的第一部段在面向主流动通道的第一侧边上且在背离主流动通道的第二侧边上经受表面处理。插入区段的第一部段的在其两侧边上的表面处理支持在损坏的情形中的其限定的变形且因此进一步增加封闭安全性。
根据有利的进一步的改进方案，插入区段的第一部段跨越其延伸具有带有最大2%的厚度偏差、优选地最大1%的厚度偏差的近似恒定的厚度。插入区段的第一部段的这样的限定的厚度支持其限定的变形且进一步增加径向压缩机的封闭安全性。
根据有利的进一步的改进方案，在插入区段的第一部段和插入区段的第二部段之间的过渡区域中在背离主流动通道的侧边上形成有尤其以凹口(notch，有时称为切口)的形式的材料凹部。材料凹部支持在径向压缩机的失效的情形中(尤其当叶轮的碎片撞击插入区段的第一部段时)的插入区段的第一部段的限定的变形。径向压缩机的封闭安全性还能够由此进一步增加。
附图说明
本发明的优选的进一步的改进方案由从属权利要求且由下列的描述产生。本发明的示范性的实施例将更详细地在没有限制于此的情形下借助于附图描述，其中：
图1显示了穿过根据本发明的径向压缩机的示意性的子午线截面。
参考符号列表
10 径向压缩机
11 叶轮
12 转子叶片
13 壳体
14 支柱
15 插入区段
16 螺旋形的壳体区段
17 主流动通道
18 循环室
19 轮廓壁
20 循环开口
21 第一部段
22 第二部段
22a 第一部件
22b 第二部件
23 下游的端部
24 上游的端部
25 第一侧边
26 第二侧边
27 过渡区域
28 凹口。
具体实施方式
径向压缩机10具有转子侧的叶轮11，其包括多个转子叶片12。径向压缩机10此外具有定子侧的壳体13。
对于定子侧的壳体13而言，图1显示了径向上内部的插入区段15(该插入区段定位在叶轮11的区域中)以及径向上外部的螺旋形的壳体区段16(该壳体区段布置在叶轮11的下游)，该插入区段和该壳体区段在图1的示范性的实施例中通过分开的组件体现。
在图1中，壳体13设计成多部件的且包括分开的插入区段15以及分开的螺旋形的壳体区段16，其彼此连接。
因此在显示的优选的示范性的实施例中，定子侧的壳体13的插入区段15和径向上外部的螺旋形的壳体区段16在构件方面分开，以使得它们通过分开的或单独的构件提供。因此在显示的优选的示范性的实施例中，插入区段15没有界定、也就是说也没有部分区段地界定通过螺旋形的壳体区段16限定的如同螺旋物的流动通道。
重点指出的是，不同于显示的示范性的实施例，通常同样可行的是，插入区段15和螺旋形的壳体区段16能够成形成单件且通过整体式的组件提供。通常同样可行的是，插入区段15部分区段地界定通过螺旋形的壳体区段16限定的如同螺旋物的流动通道。
径向压缩机10的壳体13限定用于待压缩的介质的主流动通道17以为了在叶轮11的方向上经由主流动通道17引导待压缩的介质。径向上在外侧毗邻主流动通道17，壳体13限定循环室18。轮廓壁19(其还定义为环形接板)将主流动通道17与循环室18分开且部分区段地界定主流动通道17。
循环室18从在叶轮11的上游的区段延伸到叶轮11的区域中。图1显示了在叶轮11的区域中的循环开口20，经由该循环开口循环室18在叶轮11的区域中连接至主流动通道17。支柱14在循环室18之内延伸。
轮廓壁19在显示的示范性的实施例中经由支柱14连接至壳体13、也就是说连接至壳体13的插入区段15。
壳体13的插入区段15具有第一部段21，该第一部段在轮廓壁19的下游界定主流动通道17。循环开口20在轮廓壁19和插入区段15的该第一部段21之间形成。支柱14与插入区段15的第二部段22接合，轮廓壁19也与该支柱接合。
在显示的示范性的实施例中，插入区段15的第二部段22由两个部件22a和22b制造成两件。部件22a和22b还能够制造成单件或相应地整体地制造。
插入区段15的第二部段22(支柱14与该第二部段接合)与第一部段21的下游的端部23接合，该第一部段毗邻轮廓壁19部分区段地界定主流动通道17。插入区段15的第一部段21的上游的端部24在轮廓壁19的方向上以自由悬置的方式突出。循环开口20在轮廓壁19和插入区段15的第一部段21的该上游的端部之间形成。
在子午线截面中观察，插入区段15的第一部段21跨越其在其下游的端部23和其上游的端部24之间的延伸具有带有最大5%的厚度偏差的近似恒定的厚度或相应地厚度轮廓(thickness profile)。
在损坏的情形中(例如叶轮11的碎片撞击插入区段15、即其第一部段21)，插入区段15的第一部段21的上游的端部24能够以限定的方式变形到循环室18中且能够因此以限定的方式减少叶轮11的碎片的动能。在损坏的情形中引入到壳体13中的力能够因此针对性地被控制以为了避免螺旋形的壳体区段16和在螺旋形的壳体区段和轴承壳体之间的凸缘连接的过载和与其相关联的碎片放出到周围的区域中。封闭安全性由此增加。
为了在压缩机10受到损坏的情形中支持或相应地改进插入区段15的第一部段21的该限定的变形，插入区段15的第一部段21在第一侧边25(其面向主流动通道17)上且在第二侧边26(其背离主流动通道17)上经受表面处理，尤其以这样的方式，即使得在子午线截面中观察插入区段15的第一部段21跨越其整个延伸(因此在其上游的端部24开始在至插入区段15的第二部段22的过渡区域27的方向上)具有近似恒定的厚度或相应地近似恒定的厚度轮廓。近似恒定的厚度允许最大5%的厚度偏差、优选地最大2%的厚度偏差、特别优选地最大1%的厚度偏差。
当插入区段15的第一部段21的厚度为10mm时，厚度因此在特别优选的情形中跨越插入区段15的第一部段21的在其上游的端部24和至第二部段22的过渡区域27或相应地其下游的端部23之间的整个延伸与10mm的厚度相差最大0.1mm。
当在第一部段21和第二部段22之间的过渡区域27中在第一部段21的背离主流动通道17的侧边26上形成有材料凹部(其优选地设计为凹口28)时，插入区段15的第一部段21的变形特性能够被进一步改进。
如已经说明的那样，插入区段15由两个部件22a,22b设计成多部件的。但是插入区段15还能够整体地制造，由此两个部件22a,22b于是成单件。
在损坏的情形中，来自叶轮11的碎片的动能能够借助于本发明借助于插入区段15的第一部段21的限定的变形减小。螺旋形的壳体16尤其其螺旋形的壳体外部壁以及在螺旋形的壳体区段和轴承壳体之间的凸缘连接于是不遭受任何的应力和变形或仅仅遭受小的应力和变形。封闭安全性增加。
图1的径向压缩机10为废气涡轮增压器的径向压缩机。在叶轮11的区域中待压缩的介质轴向上朝向所述径向压缩机流动且经压缩的介质径向上远离所述径向压缩机流动。

Claims (8)

1.一种径向压缩机(10)、尤其废气涡轮增压器的径向压缩机，
包括转子侧的叶轮(11)；
包括定子侧的壳体(13)，该壳体具有径向上外部的螺旋形的壳体区段(16)和径向上内部的插入区段(15)；
包括主流动通道(17)以用于在所述叶轮(11)的方向上供应待压缩的介质；
包括径向上布置在所述主流动通道(17)外面的循环室(18)，该循环室借助于轮廓壁(19)与所述主流动通道(17)分开，该循环室在所述叶轮(11)的区域中经由循环开口(20)连接到所述主流动通道(17)且该轮廓壁经由支柱(14)连接至所述插入区段(15)，所述支柱在所述循环室(18)中延伸；
其中所述主流动通道(17)通过所述轮廓壁(19)且在所述轮廓壁(19)的下游通过所述插入区段(15)的第一部段(21)界定，且其中所述支柱(14)与所述插入区段(15)的第二部段(22)接合；
其特征在于，
所述插入区段(15)的第二部段(22)与所述插入区段(15)的第一部段(21)的下游的端部(23)接合；
所述插入区段(15)的第一部段(21)的上游的端部(24)在所述轮廓壁(19)的方向上自由地突出；
在子午线截面中观察，所述插入区段(15)的第一部段(21)跨越其在所述下游的端部(23)和所述上游的端部(24)之间的延伸具有带有最大5%的厚度偏差的近似恒定的厚度。
2.根据权利要求1所述的径向压缩机，其特征在于，所述第一部段(21)的上游的端部(24)能够变形到所述循环室(18)中。
3.根据权利要求1或2所述的径向压缩机，其特征在于，所述插入区段(15)的第一部段(21)在面向所述主流动通道(17)的第一侧边(25)上且在背离所述主流动通道(17)的第二侧边(26)上经受表面处理。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的径向压缩机，其特征在于，所述插入区段(15)的第一部段(21)跨越其在所述下游的端部(23)和所述上游的端部(24)之间的延伸具有带有最大2%的、优选地最大1%的厚度偏差的近似恒定的厚度。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的径向压缩机，其特征在于，在所述插入区段(15)的第一部段(21)和所述插入区段(15)的第二部段(22)之间的过渡区域(27)中在背离所述主流动通道(17)的侧边(26)上形成有尤其以凹口(28)的形式的材料凹部。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的径向压缩机，其特征在于，所述插入区段(15)整体地成形。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的径向压缩机，其特征在于，所述插入区段(15)设计成多部件的。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的径向压缩机，其特征在于，所述定子侧的壳体(13)的插入区段(15)和径向上外部的螺旋形的壳体区段(16)在构件方面分开，其中它们通过分开的或单独的构件提供。
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