DE102018113396A1 - Berstschutzvorrichtung für eine Strömungsmaschine - Google Patents

Berstschutzvorrichtung für eine Strömungsmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102018113396A1
DE102018113396A1 DE102018113396.0A DE102018113396A DE102018113396A1 DE 102018113396 A1 DE102018113396 A1 DE 102018113396A1 DE 102018113396 A DE102018113396 A DE 102018113396A DE 102018113396 A1 DE102018113396 A1 DE 102018113396A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
protection device
burst protection
burst
turbomachine
schaufelradgehäuse
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.)
Pending
Application number
DE102018113396.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Steffen Braun
Daniel Albrecht
Harald Denkel
Stefan WEIHARD
Bernd Haas
Johannes Niebuhr
Urban Spatz
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.)
MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Energy Solutions SE
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 MAN Energy Solutions SE filed Critical MAN Energy Solutions SE
Priority to DE102018113396.0A priority Critical patent/DE102018113396A1/de
Priority to JP2019078526A priority patent/JP2019210932A/ja
Priority to CH00598/19A priority patent/CH715048B1/de
Priority to US16/428,414 priority patent/US20190376413A1/en
Priority to KR1020190066048A priority patent/KR20190138751A/ko
Priority to RU2019117362A priority patent/RU2019117362A/ru
Priority to CN201910491122.8A priority patent/CN110566293A/zh
Publication of DE102018113396A1 publication Critical patent/DE102018113396A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/002—Details, component parts, or accessories especially adapted for elastic fluid pumps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/06—Alloys based on chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • 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
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4226—Fan casings
    • 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
    • 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
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/13—Refractory metals, i.e. Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W
    • F05D2300/132—Chromium
    • 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
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/17—Alloys
    • F05D2300/171—Steel alloys
    • 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
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/501—Elasticity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Berstschutzvorrichtung für eine Strömungsmaschine mit einem Schaufelradgehäuse, welche eine Achse und ein in dem Schaufelradgehäuse um die Achse drehbar gelagertes Schaufelrad aufweist, wobei die Berstschutzvorrichtung das Schaufelradgehäuse zumindest im Bereich des Schaufelrades in eine Umfangsrichtung des Schaufelrades umschließt und einteilig aus zumindest einem Berstschutzelement gebildet ist, wobei das zumindest eine Berstschutzelement aus einem Material mit einer Bruchdehnung von zumindest 30% besteht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Berstschutzvorrichtung für eine Strömungsmaschine, vorzugsweise eine Turbine oder einen Verdichter.
  • Im Stand der Technik sind bereits verschiedene Berstschutzvorrichtungen für Strömungsmaschinen bekannt. Berstschutzvorrichtungen dienen dazu, im Falle eines Berstens von Teilen von Strömungsmaschinen, wie beispielsweise beim Bersten eines Lauf- bzw. Schaufelrades einer Strömungsmaschine, umherfliegende Teile abzufangen, sodass diese Teile keine Gefahr für Personen darstellen und benachbarte Maschinen nicht beschädigt werden. Die im Stand der Technik bekannten Berstschutzvorrichtungen sind jedoch zumeist aufgrund ihres Aufbaus und ihres Materials in ihrer Herstellung teuer und weisen ein hohes Gewicht auf.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine günstige und leichte Berstschutzvorrichtung für Strömungsmaschinen bereitzustellen, die zugleich einen hohen Schutz vor im Falle eines Berstens herumfliegenden Teilen bietet.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird eine Berstschutzvorrichtung für eine Strömungsmaschine mit einem Schaufelradgehäuse vorgeschlagen. Das Schaufelradgehäuse weist eine Achse und ein in dem Schaufelradgehäuse um die Achse drehbar gelagertes Schaufelrad auf. Die Berstschutzvorrichtung umschließt das Schaufelradgehäuse zumindest im Bereich des Schaufelrades in eine Umfangsrichtung des Schaufelrades. Ferner ist die Berstschutzvorrichtung einteilig und vorzugsweise einstückig aus zumindest einem Berstschutzelement gebildet. Das zumindest eine Berstschutzelement besteht aus einem Material mit einer Bruchdehnung von zumindest 30%.
  • Beim Bersten von rotierenden Bauteilen, wie beispielsweise beim Bersten des Schaufelrades, durchschlagen die durch das Bersten entstehenden Teile oft das Schaufelradgehäuse. Zum Teil wird das Schaufelradgehäuse regelrecht gesprengt, sodass zu den ursprünglichen Teilen des Schaufelrades die Teile des Schaufelradgehäuses kommen. Durch eine Berstschutzvorrichtung mit einem Berstschutzelement aus einem Material mit einer Bruchdehnung von zumindest 30%, wird beim Auftreffen der umherfliegenden Teile auf das Berstschutzelement die kinetische Energie der umherfliegenden Teile vollständig in eine Verformungsenergie des Berstschutzelements umgewandelt, wobei das Berstschutzelement durch sein Material eine ausreichend hohe Kerbschlagzähigkeit aufweist, um sich durch die umherfliegenden Teile zwar zu verformen, selbst jedoch nicht zu brechen und den umherfliegenden Teilen vorzugsweise vollständig standzuhalten. Dadurch werden die umherfliegenden Teile abgebremst und von dem Berstschutzelement aufgefangen. Ferner ist eine hohe Kerbschlagzähigkeit vorteilhaft, da von einem solchen Material mit einer Bruchdehnung über 30% mehr kinetische Energie von herumfliegenden Teilen in Verformungsenergie des Berstschutzelements umgewandelt wird, als bei im Stand der Technik bekannten Schutzvorrichtungen mit „Standardwerkstoffen“ der Fall ist. Bei „Standardwerkstoffen“ würden die umherfliegenden Teile das Berstschutzelement durchschlagen und dabei zwar gebremst, jedoch nicht gestoppt werden, wodurch ein Teil der kinetischen Energie der Teile nicht durch das Berstschutzelement umgewandelt wird. Durch die hohe Bruchdehnung und die hohe Kerbschlagzähigkeit kann die Berstschutzvorrichtung aus einem vergleichsweise dünnen Material und wenigen übereinander gestapelten Schichten gebildet werden, sodass Gewicht gespart wird und das Herstellungsverfahren der Berstschutzvorrichtung günstiger ist. Das Material ist vorzugsweise ein Edelstahl.
  • Die Berstschutzvorrichtung weist durch das geringere Gewicht und die wenigen Schichten eine geringe Schwingungsanfälligkeit auf, sodass auch die Schwingungsanfälligkeit der gesamten Strömungsmaschine reduziert wird. Durch das geringere Gewicht und die mit dem Aufbau einhergehende Volumenersparnis, ist eine kleine Dimensionierung der Berstschutzvorrichtung und der Strömungsmaschine möglich und eine Anbindung an umliegende Baugruppen oder Bauteile vereinfacht. Zudem wird die Montage der Berstschutzvorrichtung bzw. der Strömungsmaschine vereinfacht.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Berstschutzvorrichtung, umschließt das Berstschutzelement das Schaufelradgehäuse im Bereich des Schaufelrades zumindest zum Teil in die Umfangsrichtung des Schaufelrades,wobei sich ferner das Berstschutzelement entlang des Schaufelrades in Richtung der Achse erstreckt. Dabei umschließt das Berstschutzelement das Schaufelradgehäuse vorzugsweise vollständig.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung sieht vor, dass das Berstschutzelement aus zumindest einem Blech gebildet ist. Dementsprechend kann das Berstschutzelement einteilig aus mehreren Blechen gebildet sein.
  • Insbesondere ist eine Variante der Erfindung vorteilhaft, bei der das Berstschutzelement einstückig aus genau einem Blech gebildet ist oder die Berstschutzvorrichtung einstückig aus genau einem Berstschutzelement aus genau einem Blech gebildet ist.
  • Alternativ kann die Berschtuzvorrichtung aus mehreren Berstschutzelementen und vorzugsweise einteilig vorgesehen werden.
  • Im Allgemeinen wird dabei unter einstückig verstanden, dass die Berstschutzvorrichtung bzw. das Berstschutzelement aus einem Stück gefertigt ist, also beispielsweise aus einem einzigen Blech. Eine einteilig ausgebildete Berstschutzvorrichtung bzw. ein einteiliges Berstschutzelement kann zwar einstückig sein, kann jedoch auch aus mehreren Einzelelementen gebildet werden und beispielsweise durch Schrauben, Nieten oder Schweißen zu einem Teil verbunden sein.
  • Ist das Berstschutzelement bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform aus mehreren Blechen gebildet, weist es einen schichtweisen Aufbau auf, der von zumindest zwei aufeinander geschichteten Blechen bestimmt ist.
  • Um die Stabilität der Berstschutzvorrichtung zu erhöhen, sieht eine weitere Ausgestaltungsvariante vor, dass die Bleche miteinander stoff- oder formschlüssig verbunden sind. Beispielsweise können die Bleche miteinander verschweißt sein. Bei einer formschlüssigen Verbindung können die Bleche jeweils einen Rahmen oder einen Teil eines Rahmens um das Schaufelradgehäuse formen, wobei jeweils ein innenliegender Rahmen in einen außenliegenden Rahmen passt und an diesem anliegt, sodass sich die Rahmen relativ zueinander nicht bewegen können. Der außenliegende Rahmen kann auch um den innenliegenden Rahmen gebogen werden, sodass die Rahmen erst durch den Biegevorgang bzw. das Herstellungsverfahren des äußeren Rahmens formschlüssig verbunden werden.
  • Vorteilhafterweise ist bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Blech eine Dicke zwischen 1 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 10 mm und weiter vorzugsweise etwa 5 mm, aufweist. Durch eine Dicke des Bleches zwischen 1 mm und 10 mm oder gleich 5 mm, kann das Berstschutzelement aus genau einem Blech gebildet werden, welches jedoch durch ein Biegeverfahren umformbar ist, ohne dass das Blech durch das Biegeverfahren beschädigt wird. Insbesondere bei Dicken ab 5 mm wird die Berstschutzvorrichtung deutlich weniger schwingungsanfällig.
  • Eine Ausbildungsvariante der Berstschutzvorrichtung sieht dementsprechend vor, dass das Berstschutzelement durch Biegeumformen des Bleches gebildet ist.
  • Das Material, der Berstschutzvorrichtung bzw. des Bleches ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung ein lösungsgeglühter austenitisch korrosionsbeständiger Stahl, der vorzugsweise die Bruchdehnung von zumindest 30% bereitstellt.
  • Ferner umfasst das Material bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante 00,02 bis 00,12 % Kohlenstoff, 00,50 bis 01,50 % Silizium, 01,50 bis 02,50 % Mangan, 00,00 bis 00,10% Phosphor, 00,00 bis 00,10 % Schwefel, 15,00 bis 25,00 % Chrom, 00,00 bis 01,00 % Stickstoff und 05,00 bis 15,00 % Nickel.
  • Vorzugsweise umfasst das Material 00,07 % Kohlenstoff, 01,00 % Silizium, 02,00 % Mangan, 00,00 bis 00,045% Phosphor, 00,00 bis 00,015 % Schwefel, 17,50 bis 19,50 % Chrom, 00,00 bis 00,10 % Stickstoff und 08,00 bis 10,50 % Nickel.
  • Erfindungsgemäß wird ferner eine Strömungsmaschine mit einem Strömungsmaschinengehäuse und einem Schaufelradgehäuse vorgeschlagen. Das Strömungsmaschinengehäuse umgibt das Schaufelradgehäuse und ist einteilig aus einem ersten Gehäuseabschnitt und einem zweiten Gehäuseabschnitt gebildet. Der erste Gehäuseabschnitt wird von der Berstschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet. Ein Material des ersten und zweiten Gehäuseabschnitts unterscheidet sich, sodass beispielsweise der erste Gehäuseabschnitt aus einem schwereren Material mit einer höheren Bruchdehnung bildbar ist als der zweite Gehäuseabschnitt. Das Strömungsmaschinengehäuse ist dadurch berstschutzgerecht ausbildbar, sodass Bereiche, in denen mit einem Bersten zu rechnen ist, darauf mit einer darauf angepassten Berstschutzvorrichtung auslegbar sind und die weiteren Bereiche, die von dem zweiten Gehäuseabschnitt umgeben sind, aus einem leichteren, weniger stabilen Material bildbar sind.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt.
  • 1 zeigt einen beispielhaften schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Berstschutzvorrichtung.
  • Die in 1 gezeigte Strömungsmaschine 10 ist ein Turbolader. In einem Schaufelradgehäuse 11 rotiert durch heiße Abgase angetrieben ein Schaufelrad 11 um die Achse 12. Um bei einem Bersten des Schaufelrades 11 die Gefahr für umliegende Anlagen und Personen zu minimieren, ist um das Schaufelradgehäuse 11 eine erfindungsgemäße Berstschutzvorrichtung angeordnet. Die Berstschutzvorrichtung wird durch ein Berstschutzelement 1 gebildet, welches das Schaufelrad 13 in seine Umfangsrichtung um die Achse 12 umläuft und dabei auch das Schaufelradgehäuse 11 in seinem Inneren einschließt. In eine zu der Darstellungsebene orthogonal liegende Längsrichtung der Achse 12 erstreckt sich das Berstschutzelement 1 über die gesamte Breite des Schaufelrades 13 in Längsrichtung der Achse 12.
  • Kommt es beispielsweise zu einem Bruch einer Schaufel des Schaufelrades 13, wird zumindest ein Teil der Schaufel gegen das Schaufelradgehäuse 11 geschleudert, welches meist als Gussteil ausgeführt ist. Durch den Aufprall wird das Schaufelradgehäuse 11, das Teil der Schaufel sowie unter Umständen weitere Schaufeln des Schaufelrades 13 gesprengt bzw. zerstört, wodurch mehrere Teile, nachfolgend als Projektile bezeichnet, mit hoher Geschwindigkeit von der Achse 12 in Radialrichtung nach außen geschleudert werden. Die Projektile (umherfliegende Teile) können dabei auch das verbleibende Schaufelradgehäuse 11 durchschlagen oder vollends zum Bersten bringen. Treffen die Projektile auf die aus dem Berstschutzelemenet 1 gebildete Berstschutzvorrichtung, wird das Berstschutzelement 1 verformt, wobei es durch seine hohe Kerbschlagzähigkeit und seine Bruchdehnung von über 30% nicht bricht oder reißt. Durch die Verformung wird die kinetische Energie der Projektile in eine an dem Berstschutzelement 1 wirkende Verformungsenergie umgewandelt, bis keine kinetische Energie der Projektile mehr vorhanden ist. Dabei können die Projektile von dem Berstschutzelement 1 auch abprallen und ihre kinetische Energie durch mehrfachen Aufprall auf das Berstschutzelement 1 und die im Inneren der Berstschutzvorrichtung aufgewandte kinetische Energie verlieren.
  • Die in 1 dargestellte Strömungsmaschine 10 weist zudem eine Sensorik S zur Erfassung verschiedener Kennwerte, wie beispielsweise eine Drehzahl des Schaufelrades 13 auf. Die gesamte Strömungsmaschine ist von einem gemeinsamen Strömungsmaschinengehäuse umgeben, wobei das Schaufelradgehäuse 11 mit dem Schaufelrad 13 in einem ersten Gehäuseabschnitt 21 und die Sensorik S in einem zweiten Gehäuseabschnitt 22 vorgesehen sind. Der erste Gehäuseabschnitt 21 wird durch eine Berstschutzvorrichtung mit einem Berstschutzelement 1 gebildet, wobei der zweite Gehäuseabschnitt 22 an diesem, beispielsweise durch Schrauben, befestigt ist. Um ein kostengünstiges Strömungsmaschinengehäuse zu realisieren, ist der erste Gehäuseabschnitt 21 aus einem Material gemäß den Vorgaben der Berstschutzvorrichtung mit einer hohen Kerbschlagzähigkeit und einer Bruchdehnung von zumindest 30% gefertigt, wohingegen der zweite Gehäuseabschnitt 22 beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein kann. Statt einer Sensorik S oder zusätzlich zu dieser können auch weitere Bestandteile der Strömungsmaschine 10 in dem zweiten Gehäuseabschnitt 22 angeordnet sein.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims (11)

  1. Berstschutzvorrichtung für eine Strömungsmaschine (10) mit einem Schaufelradgehäuse (11), welche eine Achse (12) und ein in dem Schaufelradgehäuse (11) um die Achse (12) drehbar gelagertes Schaufelrad (13) aufweist, wobei die Berstschutzvorrichtung das Schaufelradgehäuse (11) zumindest im Bereich des Schaufelrades (11) in eine Umfangsrichtung des Schaufelrades (13) umschließt und einteilig aus zumindest einem Berstschutzelement (1) gebildet ist, wobei das zumindest eine Berstschutzelement (1) aus einem Material mit einer Bruchdehnung von zumindest 30% besteht.
  2. Berstschutzvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Berstschutzelement (1) das Schaufelradgehäuse (11) im Bereich des Schaufelrades (13) zumindest zum Teil in die Umfangsrichtung des Schaufelrades (13) umschließt und sich entlang des Schaufelrades (13) in Richtung der Achse (12) erstreckt.
  3. Berstschutzvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch 1 oder 2, wobei das Berstschutzelement (1) aus zumindest einem Blech gebildet ist.
  4. Berstschutzvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch 3, wobei das Berstschutzelement (1) einstückig aus genau einem Blech gebildet ist oder die Berstschutzvorrichtung einstückig aus genau einem Blech gebildet ist.
  5. Berstschutzvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch 3, wobei das Berstschutzelement (1) einen schichtweisen Aufbau aufweist, der von zumindest zwei aufeinander geschichteten Blechen bestimmt ist.
  6. Berstschutzvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bleche miteinander stoff- oder formschlüssig verbunden sind.
  7. Berstschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Blech eine Dicke zwischen 1 mm und 10 mm, vorzugsweise 5 mm, aufweist.
  8. Berstschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Berstschutzelement (1) durch Biegeumformen des Bleches gebildet ist.
  9. Berstschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material ein lösungsgeglühter austenitisch korrosionsbeständiger Stahl ist.
  10. Berstschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material 00,02 bis 00,12 % Kohlenstoff, 00,50 bis 01,50 % Silizium, 01,50 bis 02,50 % Mangan, 00,00 bis 00,10% Phosphor, 00,00 bis 00,10 % Schwefel, 15,00 bis 25,00 % Chrom, 00,00 bis 01,00 % Stickstoff und 05,00 bis 15,00 % Nickel umfasst.
  11. Strömungsmaschine (10) mit einem Strömungsmaschinengehäuse und einem Schaufelradgehäuse (11), wobei das Strömungsmaschinengehäuse das Schaufelradgehäuse (11) umgibt und einteilig aus einem ersten Gehäuseabschnitt (21) und einem zweiten Gehäuseabschnitt (22) gebildet ist, wobei der erste Gehäuseabschnitt (21) von einer Berstschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist und sich ein Material des ersten und zweiten Gehäuseabschnitts (21, 22) unterscheidet.
DE102018113396.0A 2018-06-06 2018-06-06 Berstschutzvorrichtung für eine Strömungsmaschine Pending DE102018113396A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018113396.0A DE102018113396A1 (de) 2018-06-06 2018-06-06 Berstschutzvorrichtung für eine Strömungsmaschine
JP2019078526A JP2019210932A (ja) 2018-06-06 2019-04-17 ターボ機械用のバースト保護装置
CH00598/19A CH715048B1 (de) 2018-06-06 2019-05-06 Berstschutzvorrichtung für eine Strömungsmaschine.
US16/428,414 US20190376413A1 (en) 2018-06-06 2019-05-31 Burst Protection Device For A Turbo Machine
KR1020190066048A KR20190138751A (ko) 2018-06-06 2019-06-04 터보기계용 파열 보호 장치
RU2019117362A RU2019117362A (ru) 2018-06-06 2019-06-05 Устройство защиты при разрушении для турбомашины
CN201910491122.8A CN110566293A (zh) 2018-06-06 2019-06-06 用于涡轮机械的破裂保护装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018113396.0A DE102018113396A1 (de) 2018-06-06 2018-06-06 Berstschutzvorrichtung für eine Strömungsmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018113396A1 true DE102018113396A1 (de) 2019-12-12

Family

ID=68652020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018113396.0A Pending DE102018113396A1 (de) 2018-06-06 2018-06-06 Berstschutzvorrichtung für eine Strömungsmaschine

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20190376413A1 (de)
JP (1) JP2019210932A (de)
KR (1) KR20190138751A (de)
CN (1) CN110566293A (de)
CH (1) CH715048B1 (de)
DE (1) DE102018113396A1 (de)
RU (1) RU2019117362A (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5336044A (en) * 1993-08-06 1994-08-09 General Electric Company Blade containment system and method
DE102009049841A1 (de) * 2009-10-14 2011-04-21 Mtu Friedrichshafen Gmbh Berstschutz Turbolader (Blech mehrschichtig)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1698514A (en) * 1927-05-20 1929-01-08 Westinghouse Electric & Mfg Co Restraining guard for rotors
DE3712829A1 (de) * 1987-04-15 1988-11-03 Mtu Muenchen Gmbh Berstschutzring fuer turbotriebwerksgehaeuse
FR2728619B1 (fr) * 1994-12-21 1997-01-24 Hispano Suiza Sa Bouclier de protection d'une turbomachine
GB2365926B (en) * 2000-08-12 2004-12-08 Rolls Royce Plc A gas turbine engine blade containment assembly
DE10220573C1 (de) * 2002-05-08 2003-07-03 Mtu Friedrichshafen Gmbh Abgasturbolader
US8191254B2 (en) * 2004-09-23 2012-06-05 Carlton Forge Works Method and apparatus for improving fan case containment and heat resistance in a gas turbine jet engine
US20090229714A1 (en) * 2008-03-13 2009-09-17 General Electric Company Method of mitigating stress corrosion cracking in austenitic solid solution strengthened stainless steels
US9726036B2 (en) * 2015-04-14 2017-08-08 Honeywell International Inc. Bi-metallic containment ring
CN204646794U (zh) * 2015-05-18 2015-09-16 大同北方天力增压技术有限公司 一种增压器压气机壳破裂保护装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5336044A (en) * 1993-08-06 1994-08-09 General Electric Company Blade containment system and method
DE102009049841A1 (de) * 2009-10-14 2011-04-21 Mtu Friedrichshafen Gmbh Berstschutz Turbolader (Blech mehrschichtig)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Newson, Tony: In: AvestaPolarit Oyj Abp. Espoo, Finnland: Stainless Steels – Applications, Grades and Human Exposure. Februar 2002. - Firmenschrift. http://aplicainox.org/sitio/wp-content/uploads/2010/11/02D1.pdf *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019210932A (ja) 2019-12-12
CH715048B1 (de) 2022-07-29
RU2019117362A (ru) 2020-12-07
CH715048A2 (de) 2019-12-13
US20190376413A1 (en) 2019-12-12
KR20190138751A (ko) 2019-12-16
CN110566293A (zh) 2019-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69914083T2 (de) Schockbeständige verbundwerkstoffstruktur für ein bläsergehäuse
DE60026687T2 (de) Statorstufe eines Verdichters
EP2199546B1 (de) Fangehäuse mit Berstschutz
DE602005004239T2 (de) Gemeinsame Entkopplungsvorrichtung für das erste und das zweite Lager der Antriebswelle einer Turbomaschine, und Verdichter und Turbomaschine mit einer solchen Vorrichtung
EP1431522B1 (de) Schutzring für die Fangschicht des Schutzgehäuses des Fans eines Gasturbinentriebwerks
DE102007042767A1 (de) Mehrschichtiger Abschirmungsring für einen Flugantrieb
DE102006031174B3 (de) Rotornabe einer Windenergieanlage
WO2002090722A1 (de) Berstschutzvorrichtung für radialverdichter von turboladern
DE102006055091A1 (de) Schott einer Windenergieanlage
DE102007048703A1 (de) Mehrstufiger Turbomolekularpumpen-Pumpenrotor
DE3407946A1 (de) Einrichtung zur verhinderung der ausbreitung von titanfeuer bei turbomaschinen, insbesondere gasturbinen- bzw. gasturbinenstrahltriebwerken
EP3999717B1 (de) Zwischenelement für eine schaufel-rotorscheiben-verbindung bei einem rotor einer strömungsmaschine, rotor für eine strömungsmaschine und strömungsmaschine
DE112014005399B4 (de) Blindringeinheit zum Entfernen von Schaufelsegmenten, und Verfahren zum Entfernen von Schaufelsegmenten unter Verwendung derselben
DE202011004407U1 (de) Kraftfahrzeugtürschloss
DE102017215591A1 (de) Verschalung eines Turboladers und Turbolader
DE69913625T2 (de) Gasturbine
DE102017122230A1 (de) Turbolader
DE102018129045A1 (de) Strukturbaugruppe für ein Gasturbinentriebwerk
DE102015014489A1 (de) Werkstück aus teilgehärtetem Stahlblech
DE102018113396A1 (de) Berstschutzvorrichtung für eine Strömungsmaschine
DE102006041321A1 (de) Gehäuseabschnitt, insbesondere Fangehäuse, für ein Gasturbinentriebwerk
EP2133574A2 (de) Räumliches Schutzgitter für Axiallüfter und Verfahren zur Herstellung des Schutzgitters
DE202010005941U1 (de) Kettenrad für eine Antriebs- und/oder Förderkette sowie Förderbandsystem mit einem Kettenrad
DE102018102704A1 (de) Radialverdichter
DE102006001909B4 (de) Laufrad eines Ventilators

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R084 Declaration of willingness to licence