JP5074541B2 - バーストに対する保護 - Google Patents

バーストに対する保護 Download PDF

Info

Publication number
JP5074541B2
JP5074541B2 JP2010022968A JP2010022968A JP5074541B2 JP 5074541 B2 JP5074541 B2 JP 5074541B2 JP 2010022968 A JP2010022968 A JP 2010022968A JP 2010022968 A JP2010022968 A JP 2010022968A JP 5074541 B2 JP5074541 B2 JP 5074541B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compressor
casing
axial
support element
insert
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.)
Active
Application number
JP2010022968A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010180882A (ja
Inventor
ヨエル・シュリエンガー
パトリック・アバール
Original Assignee
アーベーベー ターボ システムズ アクチエンゲゼルシャフト
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 アーベーベー ターボ システムズ アクチエンゲゼルシャフト filed Critical アーベーベー ターボ システムズ アクチエンゲゼルシャフト
Publication of JP2010180882A publication Critical patent/JP2010180882A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5074541B2 publication Critical patent/JP5074541B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H37/00Jokes; Confetti, streamers, or other dance favours ; Cracker bonbons or the like
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H29/00Drive mechanisms for toys in general
    • A63H29/10Driving mechanisms actuated by flowing media
    • A63H29/14Driving mechanisms actuated by flowing media by a water stream
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H5/00Musical or noise- producing devices for additional toy effects other than acoustical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04Shutting-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
    • F01D21/045Shutting-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0292Stop safety or alarm devices, e.g. stop-and-go control; Disposition of check-valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B4/00Fireworks, i.e. pyrotechnic devices for amusement, display, illumination or signal purposes
    • F42B4/04Firecrackers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00Application
    • F05B2220/40Application in turbochargers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

本発明は、過給式の内燃機関のための排気ガス・ターボ・チャージャの分野に係る。
本発明は、排気ガス・ターボ・チャージャのコンプレッサ側のバーストに対する保護を実現するためのデバイスを備えた排気ガス・ターボ・チャージャのコンプレッサに係る。
内燃機関(燃焼機関)の出力の増大のために、燃焼プロセスのための空気を内燃機関の燃焼室に送るコンプレッサを備え、且つ、内燃機関の排気ガス経路内に排気ガス・タービンを備えた排気ガス・ターボ・チャージャが、今日、標準として使用されている。内燃機関の過給によって、シリンダ内の空気及び燃料の量が増大され、その結果として、内燃機関のための顕著なパワー増大が実現される。そのために使用される排気ガス・ターボ・チャージャは、標準的に、ロータから組み立てられ、このロータは、コンプレッサ・インペラ及びタービン・ホイール並びにシャフト・ベアリング、流れをガイドするケーシング・セクション(コンプレッサ・ケーシング、タービン・ケーシング)、及び軸受ハウジングを有している。
もし、内燃機関が、全負荷の下で運転され、それに対応して、排気ガス・ターボ・チャージャの排気ガス・タービンが排気ガスの大きな流れに曝された場合、タービン・ホイール及びコンプレッサ・インペラの、ロータ・ブレードの先端部での周方向の速度が、非常に高い値に到達する。ターボ・チャージャの最大の許容可能なロータ速度は、ホイールのサイズ、幾何学的形状、及び使用される材料の強度の値の関数である。一般的に、回転コンポーネントが非常に高い遠心力負荷に曝され、それ故に、高い応力に曝される。材料の微細組織の中の欠陥が、コンプレッサ・インペラまたはタービン・ホイールのバーストをもたらす可能性があり、それが、隣接するケーシングに対する予期せぬ結果を伴う場合がある。
コンプレッサ・インペラの初期故障イメージは、ブレード破壊またはマルチ・ピース・ハブ・バーストにより説明されることが可能である。ブレード・バーストの場合に、ブレードは、コンプレッサのルート領域で破損し、一方、インペラ・ハブは損傷を受けない状態に保たれる。マルチ・ピース・ハブ・バーストの場合に、ハブ領域は、多くの場合、二つから四つの破片に分かれる。コンプレッサのバーストの最もクリティカルなケースは、スリー・ピース・ハブ破壊であって、その場合、ほぼ同じサイズ(3x120度の扇形)の三つの破片が発生する。
排気ガス・ターボ・チャージャのバーストに対する保護のコンセプト(閉じ込めのコンセプト)は、マルチ・ピース・ハブ・バーストの場合に対して、予め規定されたバースト速度で、全ての破片が外側のケーシング・シェルの中に保持されると言う趣旨でデザインされる。このようにして、排気ガス・ターボ・チャージャの設計において、考慮すべきことは、コンプレッサの運動エネルギーが、ロータの近傍の内側のケーシング・セクションの中で、塑性変形によって既に放散され、その結果として、径方向外側に発射された破片の残りの運動エネルギーが外側のケーシング・シェルを貫通するために十分ではない、または、外側のケーシング接続部(例えばボルト)の破損を引き起こすために十分ではないようにすることである。
コンプレッサ・インペラのバーストの場合の、ケーシング接続部の負荷の軽減のための異なる対策も知られている。
WO 02/090 722 によれば、デザインされた破断ポイントが、ケーシング・インサート・ウォールの中に設けられ、このケーシング・インサート・ウォールは、コンプレッサ・インペラのロータ・ブレードにより、流れの経路の境界を径方向外側に定める。その目的は、コンプレッサ・バーストの場合に、ケーシングの破片またはコンプレッサ・ケーシング上に固定されたコンポーネントの軸方向の飛散を防止することにある。
EP 1-586-745 の中では、サポート・フランジ、及びケーシング・インサート・ウォールからのサポート・フランジの十分に大きな距離によって、コンプレッサ・インペラのバーストの場合に、飛散するコンプレッサ・インペラ破片による、空気入口ケーシングへの直接の軸方向の衝撃の伝達が生ずることが防止され、また、ケーシング・セクションの間の上方の接続部の負荷が軽減され、そして、接続部の破壊及び破片の出現が防止される。
GB 2-414-769 に基づく更なる変形形態においては、ケーシング・インサート・ウォールの軸方向の負荷が、ハブ・バーストの場合に、長いネック付きボルトにより適切に吸収され、そして、コンプレッサ・ケーシングと軸受ハウジングの間の、ボルトで接続されたフランジ接続部の負荷が十分に軽減される。
DE 10-2004-028-133 に基づく変形形態において、そのようなネック付きボルトが、ボルトと、ケーシング・インサート・ウォールとコンプレッサ・ケーシングとの間の高い嵌合精度とともに設けられる。高い嵌合精度の結果として、バーストの間に発生する周方向の力が吸収され、コンプレッサ・ケーシングに対するインサート・ウォールの回転が回避される。
DE 10-2005-039-820 の中では、コンプレッサ・インペラ及びケーシング・インサート・ウォールの軸方向に前方に加速された破片を、結果として捕捉または妨害するために、ケーシング・インサート・ウォールが保持デバイスで補強される。
以上に記載された変形形態は、その中に記載された特徴を実現するために、多くの場合、設計上の大きなボリュームを必要とする。更にまた、一部の変形形態では、非常に長いネック付きの、嵌合精度が高いボルトが要求され、それは、ケーシング製造の際の正確さ、製造コスト、及びターボ・チャージャの構造的なサイズに対して高度な要求を課すことになる。
DE 10-2005-039-820、DE 10-2004-028-133、及び、GB 2-414-769 において、軸方向に作用するバースト力は、最初に、ネック付きの嵌合精度が高いボルトにより吸収され、その後になってやっと、ケーシング・ウォールを介して、コンプレッサ・ケーシングと軸受ハウジングの間の、より短いボルトで接続された上側の接続部に向けられる。これらの最後に挙げられたボルトによる接続部は、クリティカルで且つ保護されるべきコンプレッサ側のバーストコンセプトのポイントである。
国際公開第 WO 02/090 722 号パンフレット 欧州特許出願公開第 EP 1-586-745 号明細書 英国特許出願公開第 GB 2-414-769 号明細書 独国特許出願公開第 DE 10-2004-028-133 号明細書 独国特許出願公開第 DE 10-2005-039-820 号明細書
本発明の目的は、コンプレッサ・インペラが破損した場合に、排気ガス・ターボ・チャージャのコンプレッサのケーシング接続部を、バーストに対して安全な状態で設計することにあり、それは、コンプレッサ・ケーシングと軸受ハウジングの間の外側のケーシング接続部が破損に対して保護されることにより実現される。
本発明によれば、これは、外側のコンプレッサ・ケーシングの軸方向のストッパに接するケーシング・インサート、及び、流れの経路の境界を定めるインサート・ウォールの輪郭と外側のコンプレッサ・ケーシングとの間の力の流線の中のフレキシブルな要素を有するケーシング接続部で実現される。この場合に、このフレキシブルな要素は、軸方向に対して角度を有して向けられた、好ましくは垂直に向けられたサポート要素(オプションとして、周囲を取り囲むサポート・リングとして形成される)と、軸方向で前方及び後方に位置するリブと、から組み立てられ、ここで、軸方向に前記サポート要素の前方のリブ、及び、軸方向に前記サポート要素の後方のリブは、軸方向に対して垂直の方向に、即ち周方向および/または径方向に、互いに対してオフセットされた状態で配置される。
オフセットされた状態で配置されたこれらのリブのおかげで、バーストにより生ずる軸方向の力の流線が、インサート・ウォールの輪郭と外側のコンプレッサ・ケーシングとの間で、二度曲げられ、その結果として、軸方向に沿うフレキシブルな構造が実現される。外側のケーシング接続部(ボルト)の軸方向の負荷は、その過程で大幅に軽減される。
コンプレッサ・バーストの間、個々の破片は、ケーシング・インサートを、軸方向、径方向及び周方向の方向に押す。本発明によれば、フレキシブルな要素が、周囲を取り囲むリングの領域内で、軸方向に塑性的に変形され、その結果として、バーストの運動エネルギーが放散される。このようにして、当初存在していたバーストのエネルギーの一部のみが、ケーシング・インサートの締結リブの支持面を介して、外側のコンプレッサ・ケーシングに到達し、結果として、保護されるべき軸受ハウジングへの接続部に到達する。
コンプレッサ・バーストの場合に対する本発明に基づくバーストのコンセプトは、可能な限り小さな設置スペースを可能にし、且つ、少数の標準的なボルトで、コンプレッサ・ケーシングと軸受ハウジングの間の接続部の高い軸方向の負荷の軽減を確保する。
破損の間に解放された運動エネルギーは、内側のケーシング・セクションの塑性変形の結果として、主として吸収される。結果として、外側のケーシング・シェル及びケーシング接続ボルトの負荷が大幅に軽減される。
更なる優位性は、従属請求項からもたらされる。
図1は、従来技術に基づく排気ガス・ターボ・チャージャの断面図を示し、これは、外側のコンプレッサ・ケーシング(渦型ケーシング)、及び内側のコンプレッサ・ケーシングとしてケーシング・インサートを備えたラジアル・コンプレッサを備えている。 図2は、外側のコンプレッサ・ケーシング、及び本発明に基づいてデザインされたケーシング・インサート外側のコンプレッサ・ケーシングを備えたコンプレッサ・ケーシングの断面図を示す。 図3は、本発明に基づいてデザインされた、図2に基づくケーシング・インサートの等角投影図を示す。 図4は、本発明に基づいてデザインされた、図2に基づくケーシング・インサート径方向の側面図を示し、バーストの場合の歪も示されている。
次に、図面を参照しながら、排気ガス・ターボ・チャージャのコンプレッサのための、本発明に基づくバーストのコンセプトの実施形態が説明される。
図1に、ラジアル・コンプレッサ及びラジアル・タービンを備えた、従来技術に基づく排気ガス・ターボ・チャージャを示す。タービン・ホイール9は、シャフト8上に締結され、または、これと一体的に構築される。タービン・ケーシング60は、タービン・ホイールの周りを取り囲み、内燃機関からタービン・ホイールを介して排気システムへ、高温の排気ガスをガイドする流れの経路の境界を定める。コンプレッサ・インペラ1もまた、シャフト8上に締結されている。コンプレッサ・ケーシング10は、原則として、複数のケーシング・セクションから組み立てられ、外側の締結要素7により軸受ハウジングの上にボルトにより固定されている。設計コンセプトに依存して、複数の部分からなるコンプレッサ・ケーシングが、特定のシーケンスで組み立てられる。
ここに示されたケースにおいて、内側のコンプレッサ・ケーシング、即ちケーシング・インサート10が、最初に、外側のコンプレッサ・ケーシング、即ち渦型ケーシング20の中に挿入され、そして、いずれにせよ、締結手段を用いて、摩擦式のロックまたは形状的な嵌合の方式で、その上に固定される。その後に、内側及び外側のコンプレッサ・ケーシングからなるユニットが、シャフトの上に既に配置されているコンプレッサ・インペラ1の上に押し付けられ、軸受ハウジング80に接続される。ここに示されたケースの中に示されているように、内側のコンプレッサ・ケーシング10は、コンプレッサ出口のディフューザ下流の領域内で軸受ハウジングに対して接続するとき、オプションとして、ディフューザ・ベーン19を介して、軸受ハウジング80の接触面に対して押し付けられることが可能であり、それ故に、運転の間、外側のコンプレッサ・ケーシング20と軸受ハウジング80の間にクランプされることが可能である。
それに代る構造コンセプトによれば、内側のコンプレッサ・ケーシング、即ちコンプレッサ・インサートが、それに続いて、外側のコンプレッサ・ケーシング(軸受ハウジングに既に接続されている)の中に挿入され、ボルトにより、コンプレッサ側から外側のコンプレッサ・ケーシング上に締結される。
図2は、コンプレッサ・ケーシングの詳細を、拡大図で示している。このコンプレッサ・ケーシングは、先のケースと同様に構成されているが、本発明に基づいてデザインされたケーシング・インサート10を有している。ケーシング・インサートは、外側のコンプレッサ・ケーシング(渦型ケーシング)20の上に固定され、羽根付きディフューザの場合には、オプションとして、ディフューザのベーン19を介して、外側のコンプレッサ・ケーシング20と軸受ハウジング80の間にクランプされる。ケーシング・インサート10は、一体物として形成されているが、複数の機能的なサブセクションを有している。
径方向で内側の方向に、インサート・ウォールの輪郭11が、流れの経路61の境界を定める。内燃機関の燃焼室に送られる空気は、それ故に、コンプレッサ・インペラ1のハブとインサート・ウォールの輪郭11の間を流れる。ラジアル・コンプレッサの場合、インサート・ウォールの輪郭11は、入口領域で軸方向に向けられ、その後、湾曲した状態で径方向に延び、そして、外側のコンプレッサ・ケーシングの螺旋形状の収集チャンバ62に通じている。コンプレッサ出口の下流のディフューザの領域内で、インサート・ウォールの輪郭に、デザイン上の破壊ポイント17が設けられることが可能である。この破壊ポイントは、コンプレッサ・インペラのバーストの場合に、インサート・ウォールの輪郭を、意図的な状態で破壊させることが可能であり、その結果として、エネルギーの放散を助けることになる。この破壊ポイントは、本発明に基づいて、ケーシング・インサートの内側に設けられる。
ケーシング・インサート10のセンタリングのために、外側のコンプレッサ・ケーシング20上で、ケーシング・インサートは、外側のコンプレッサ・ケーシングに接触するセンタリング・リング12を有している。支持面は、オプションとして、シ−ル要素(シ−ル・リング)によりシールされることが可能である。図2に示されているように、外側のコンプレッサ・ケーシング20は、センタリング・リングに対する支持面の領域内に、オプションとして、コンプレッサ入口側の方向に向かって(即ち、この図で左に向かって)次第に狭くなる断面を有する領域内でことが可能であり、その結果として、バーストの場合に、外側のコンプレッサ・ケーシングの支持面の狭窄部の中に、センタリング・リングが捕捉されることが可能になる。そのような捕捉によって、バースト・エネルギーの一部が、センタリング・リング12の領域内で放散されることが可能になる。
センタリング・リング12は、接続リブ16を介して、内側のインサート・ウォールの輪郭11に接続される。図2に示されているように、接続リブ16は、オプションとして、二重に湾曲した形態に(S字形に)構成されることが可能である。バーストの場合に、S字形に湾曲した接続リブ16に、大きくたわむような負荷が加えられ、その結果として、外側のケーシング接続部に対する、バーストに起因する衝撃負荷の場合に、ケーシング・インサートの高い軸方向のフレキシビリティが実現される。
軸方向に向けられたリブ14は、センタリング・リング12からサポート・リング13へ通じていて、このサポート・リングは、同じく軸方向に向けられた締結リブ15を介して、外側のコンプレッサ・ケーシング20の軸方向のストッパ21に接する。この場合に、締結リブが、オプションとして、締結手段18(例えば、ボルトまたはネジ切りされたピン)により、外側のコンプレッサ・ケーシングの上に締結され、それらのために締結リブの中に設けられた開口の中に配置されることが可能である。サポート・リングは、オプションとして、複数のリング・セグメント状のサポート要素に分轄されることが可能であり、これらのサポート要素は、その場合、二つの軸方向の端面にそれぞれ、少なくとも一つのリブを有し領域内で、ここで、これらのリブは、反対側の端面に、互いに対してオフセットされた状態で配置される。
リブ14は、サポート・リング13とセンタリング・リング12の間に、サポート・リングの周囲に沿って分布される。締結リブ15もまた、サポート・リングの周囲に沿って分布されるが、リブ14に対してオフセットされた状態で配置される。締結リブ及びリブが、オプションとして、周方向のオフセットに加えて、またはそれに代わって、径方向に互いに対してオフセットされた状態で配置されることも可能である。
締結リブ15、サポート・リング13、サポート・リングとセンタリング・リングの間のリブ14、及びセンタリング・リング12は、一緒に、フレキシブルな要素111を形成する。図3及び図4は、フレキシブルな要素構造を備えた、拡大されたケーシング・インサート10を示している。フレキシブルな要素111のリブは、この構造の中で、それぞれピッチの半分で、周方向にオフセットされている。このオフセットのおかげで、センタリング・リング12と、外側のコンプレッサ・ケーシング20上の軸方向のストッパ21との間の力の流線が、センタリング・リングとサポート・リングの間のリブ14を介して、二度曲げられ、周囲を取り囲むサポート・リング13、及び締結リブ15、及び、その結果として、軸方向に沿うフレキシブルな構造が実現される。
コンプレッサ・バーストの間、ケーシング・インサート10は、コンプレッサ・インペラの破片の衝突の結果として、周方向に回転されることが可能であり、それは、締結リブ15と外側のコンプレッサ・ケーシングの間の、接続部18の剪断破断をもたらすことが可能であり、それ故に、バーストの運動エネルギーの部分的な放散をもたらすことが可能である。軸方向のバースト力は、ケーシング・インサート10を介して、外側のコンプレッサ・ケーシング20の中に向けられ、最終的に、外側のケーシング接続部7の中に向けられる。破片の外側への飛散を防止するために、ケーシング接続部7が損傷を受けない状態に保たれ、軸受ハウジング80と外側のコンプレッサ・ケーシング20を一緒に保持すると言うことが常に確保されなければならない。これを実現するために、本発明によれば、エネルギーの大きな部分が、ケーシング・インサートの中で放散される。
外側へ放出された破片が、ケーシング・インサートと軸受ハウジングの間に押し込められることが可能であり、それによって、ケーシング・インサートの近傍の高い軸方向の力もまた、外側のコンプレッサ・ケーシングに負荷を加え、更に軸受ハウジングにも負荷を加える。しかしながら、先ず第一に、コンプレッサ・インペラの破片が、インサート・ウォールの輪郭11に負荷を加える。接続リブ16を介して、軸方向の力がセンタリング・リング12に伝達される。センタリング・リング12から、軸方向の力が、リブ14を介して、サポート・リング13に再び伝達される。それに続いて、周囲を取り囲むサポート・リング13が、図4の中でサポート・リング13’の破線の経路で示されているように、リブ14への接続部の領域内で、塑性的に変形される。サポート・リングの塑性変形の結果として、バーストの運動エネルギーが放散される。
このようにして、当初存在していたバースト・エネルギーの一部分みが、締結リブ15の支持面を介して、外側のコンプレッサ・ケーシング20に到達し、究極的に、ケーシング接続部7に到達する。このケーシング接続部は、コンプレッサ・ケーシングの径方向に外側の領域の中で保護されることになる。
リブ及びフレキシブルな要素のリングは、正常のターボ・チャージャ運転に対して、十分に高い強度が実現され、且つインサート・ウォールが剛体として仮定されるように、構造的にデザインされることになり、ここで、コンプレッサ・インペラとケーシングの間のクリアランスが、悪い影響を受けることはない。更にまた、フレキシブルな要素のデザインにおいて、考慮すべきことは、実現されるインサート・ウォールの自然周波数が、エンジンに起因する励起スペクトラムの周波数範囲内にあってはならないと言うことである。ケーシング・インサートは、鋳造材料(例えばGGG−40)からなることが可能である。
インサート・ウォールの輪郭11は、オプションとして、キャビティの境界を定めることが可能であり、このキャビティは、流れの経路から、流れの経路61の周りを径方向に取り囲み、このキャビティの中に、部分的に圧縮された空気が、コンプレッサ・インペラ・ブレードの領域から、既に、吸入領域に送り戻されることが可能である。この目的のために、少なくとも部分的に周囲を取り囲むスロットが、コンプレッサ・インペラ・ブレードの領域内で、オプションとして、インサート・ウォールの輪郭の中に挿入されることが可能である。
軸方向に対して厳密に垂直方向に向けられたサポート・リングの代わりに、軸方向に対して角度を有して向けられた、好ましくは60度と90度の間の範囲内の角度に向けられたサポート・リングのための、準備措置がなされることも可能であり、そのサポート・リングが、本発明に基づき、変形されることも可能であり、その結果として、バースト・エネルギーを吸収することが可能である。
1…コンプレッサ・インペラ、7…軸受ハウジング上へのコンプレッサ・ケーシングの固定、8…シャフト、9…タービン・ホイール、10…ケーシング・インサート(内側のコンプレッサ・ケーシング)、11…インサート・ウォールの輪郭、12…センタリング・リング、13…サポート要素、サポート・リング、14…リブ、15…締結リブ、16…接続リブ、17…デザイン上の破壊ポイント、18…締結手段(孔/ボルト)、19…ディフューザ・ベーン、20…渦型ケーシング(外側のコンプレッサ・ケーシング)、21…軸方向のストッパ、61…流れの経路、62…渦型ケーシングの中の収集チャンバ、80…軸受ハウジング、90…タービン・ケーシング、111…フレキシブルな要素。

Claims (11)

  1. 排気ガス・ターボ・チャージャのコンプレッサであって、
    軸の回りで回転可能なコンプレッサ・インペラ(1)と;
    外側のコンプレッサ・ケーシング(20)と;
    コンプレッサ・インペラ(1)の径方向外側に配置されたケーシング・インサート(10)と;を有し、
    このケーシング・インサートが、コンプレッサ・インペラ(1)のハブとともに流れの経路(61)の境界を定めるインサート・ウォールの輪郭(11)を有している、
    コンプレッサにおいて:
    ケーシング・インサート(10)は、外側のコンプレッサ・ケーシング(20)の、コンプレッサ・インペラの方向に向けられた軸方向のストッパ(21)に接し、
    インサート・ウォールの輪郭(11)から外側のコンプレッサ・ケーシング(20)へ軸方向の力を伝達するために、フレキシブルな要素(111)が設けられ、
    このフレキシブルな要素(111)は、軸方向に向けられ且つ互いに対してオフセットされた状態で配置された少なくとも二つのリブ(14,15)、及び、これらのリブ(14,15)を互いに接続するサポート要素(13)を有し、
    このサポート要素(13)は、軸方向に対して角度を有して方向付けられ、且つ、軸方向に対して、これらのリブ(14,15)の間に配置されていること、
    を特徴とするコンプレッサ。
  2. 下記特徴を有する請求項1に記載のコンプレッサ:
    前記フレキシブルな要素(111)は、リング・セグメント状のサポート要素(13)を有し、
    このサポート要素(13)は、コンプレッサ・インペラの周方向に方向付けられ、且つ、
    このサポート要素(13)は、一方の軸方向の側に軸方向に向けられた複数のリブ(14)、及びもう一方の軸方向の側に少なくとも一つの軸方向に向けられたリブ(15)を有している。
  3. 下記特徴を有する請求項1に記載のコンプレッサ:
    前記フレキシブルな要素(111)は、リング状のサポート要素(13)を有し、
    このサポート要素(13)は、コンプレッサ・インペラの周方向に配置され、且つ、
    このサポート要素(13)は、軸方向の二つの側に、軸方向に向けられた複数のリブ(14,15)を有している。
  4. 下記特徴を有する請求項1に記載のコンプレッサ:
    前記サポート要素(13)は、軸方向に対して垂直に向けられ、且つ、軸方向に対して、前記リブ(14,15)の間に配置されている。
  5. 下記特徴を有する請求項4に記載のコンプレッサ:
    前記フレキシブルな要素(111)は、リング・セグメント状のサポート要素(13)を有し、
    前記サポート要素(13)は、コンプレッサ・インペラの周方向に向けられ、且つ、
    前記サポート要素(13)は、軸方向の一方の側に、軸方向に向けられた複数のリブ(14)を有し、軸方向のもう一方の側に、少なくとも一つの軸方向に向けられたリブ(15)を有している。
  6. 下記特徴を有する請求項4に記載のコンプレッサ:
    前記フレキシブルな要素(111)は、リング状のサポート要素(13)を有し、
    このサポート要素(13)は、コンプレッサ・インペラの周方向に配置され、
    このサポート要素(13)は、軸方向の二つの側に、軸方向に向けられた複数のリブ(14,15)を有している。
  7. 下記特徴を有する請求項1から6の何れか1項に記載のコンプレッサ:
    インサート・ウォールの輪郭(11)から、外側のコンプレッサ・ケーシング(20)の軸方向のストッパ(21)へ、軸方向の力を伝達するために、前記フレキシブルな要素(111)が、インサート・ウォールの輪郭(11)と軸方向のストッパ(21)との間の、力の流線の中に配置されている。
  8. 下記特徴を有する請求項1から6の何れか1項に記載のコンプレッサ:
    前記フレキシブルな要素(111)は、外側のコンプレッサ・ケーシング(20)の部分であって、インサート・ウォールの輪郭(11)から外側のコンプレッサ・ケーシング(20)へ軸方向の力を伝達するために、前記フレキシブルな要素(111)が、インサート・ウォールの輪郭(11)と前記軸方向のストッパ(21)の間の力の流線の中に配置されている。
  9. 下記特徴を有する請求項1から6の何れか1項に記載のコンプレッサ:
    インサート・ウォールの輪郭(11)から前記フレキシブルな要素(111)へ、軸方向の力を伝達するために、前記フレキシブルな要素(111)は、接続リブ(16)を介してインサート・ウォールの輪郭(11)に接続された、周囲を取り囲むセンタリング・リング(12)を有している。
  10. 下記特徴を有する請求項9に記載のコンプレッサ:
    インサート・ウォールの輪郭(11)と前記フレキシブルな要素(111)の間の接続リブ(16)は、二重に湾曲した形態で、即ちS字形の軸方向プロファイルで、形成されている。
  11. 請求項1から6の何れか1項に記載のコンプレッサを有する排気ガス・ターボ・チャージャ。
JP2010022968A 2009-02-04 2010-02-04 バーストに対する保護 Active JP5074541B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09152067.6 2009-02-04
EP09152067A EP2216516A1 (de) 2009-02-04 2009-02-04 Berstschutzvorrichtung für Radialverdichter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010180882A JP2010180882A (ja) 2010-08-19
JP5074541B2 true JP5074541B2 (ja) 2012-11-14

Family

ID=40469896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010022968A Active JP5074541B2 (ja) 2009-02-04 2010-02-04 バーストに対する保護

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8393851B2 (ja)
EP (2) EP2216516A1 (ja)
JP (1) JP5074541B2 (ja)
KR (1) KR101157440B1 (ja)
CN (1) CN101793266B (ja)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009049841B4 (de) * 2009-10-14 2015-01-15 Mtu Friedrichshafen Gmbh Gasturbomaschine und Brennkraftmaschine
DE102010064025A1 (de) * 2010-12-23 2012-06-28 Abb Turbo Systems Ag Berstschutz
DE102010064047A1 (de) * 2010-12-23 2012-06-28 Man Diesel & Turbo Se Strömungsmaschine
GB2499627A (en) 2012-02-23 2013-08-28 Napier Turbochargers Ltd Turbocharger casing
DE102013209063A1 (de) * 2012-09-26 2014-03-27 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Radialverdichter für einen Abgasturbolader
US9371835B2 (en) * 2013-07-19 2016-06-21 Praxair Technology, Inc. Coupling for directly driven compressor
FR2997444B1 (fr) * 2012-10-31 2018-07-13 Snecma Moyeu de carter pour une turbomachine
DE102014204768A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-20 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Radialverdichter für einen Abgasturbolader
DE102013107134A1 (de) * 2013-07-05 2015-01-08 Abb Turbo Systems Ag Lufteintritt eines Verdichters eines Abgasturboladers
EP3051144B1 (en) * 2013-12-24 2018-02-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Compressor and supercharger
CN103925017B (zh) * 2014-03-04 2015-06-17 大同北方天力增压技术有限公司 用于涡轮增压器涡轮箱的防爆裂装置
GB201404050D0 (en) * 2014-03-07 2014-04-23 Cummins Ltd A turbine
JP6139463B2 (ja) * 2014-05-20 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP6404082B2 (ja) * 2014-10-28 2018-10-10 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機およびそれを備えた過給機
US9995179B2 (en) * 2014-12-17 2018-06-12 Progress Rail Locomotive Inc. Compressor assembly for turbocharger burst containment
JP6001707B2 (ja) * 2015-02-25 2016-10-05 株式会社オティックス 過給機用のコンプレッサハウジング
DE102015003296A1 (de) 2015-03-14 2015-12-03 Daimler Ag Abgasturbolader für eine Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Abgasturboladers
DE102015014550A1 (de) * 2015-11-11 2017-05-11 Man Diesel & Turbo Se Ansaugsystem für einen Abgasturbolader und Abgasturbolader
DE102016111081A1 (de) * 2016-06-17 2017-12-21 Man Diesel & Turbo Se Strömungsmaschine
DE102016125143A1 (de) * 2016-12-21 2018-06-21 Man Diesel & Turbo Se Radialverdichter und Turbolader
DE102017207173B4 (de) * 2017-04-28 2022-12-22 Vitesco Technologies GmbH Turbolader mit Sollbruchstelle für eine Brennkraftmaschine
DE102018102704A1 (de) * 2018-02-07 2019-08-08 Man Energy Solutions Se Radialverdichter
KR20230002936A (ko) * 2020-06-04 2023-01-05 미쓰비시주코마린마시나리 가부시키가이샤 터빈 하우징 및 과급기
US11519423B1 (en) * 2021-11-11 2022-12-06 Progress Rail Locomotive Inc. Compressor joint

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2607776C2 (de) * 1976-02-26 1982-05-27 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München In der Meridianebene geteilte Deckscheibe für Radiallaufräder von Strömungsmaschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerken
DE3823978A1 (de) * 1988-07-15 1990-01-18 Skf Linearsysteme Gmbh Linearfuehrung fuer praezisionsmaschinen
JPH066240Y2 (ja) * 1988-07-19 1994-02-16 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機
GB9027168D0 (en) * 1990-12-14 1991-02-06 Rolls Royce Business Ventures Turbine scroll
DE10050931C5 (de) * 2000-10-13 2007-03-29 Man Diesel Se Turbomaschine mit radial durchströmten Laufrad
TW576886B (en) 2001-05-04 2004-02-21 Abb Turbo Systems Ag Turbocharger having a radial-flow compressor and burst-protection arrangement for a radial-flow compressor of a turbocharger
US6962480B2 (en) * 2003-11-12 2005-11-08 Honeywell International, Inc. Thermally stabilized turbine scroll retention ring for uniform loading application
EP1586745B1 (de) * 2004-04-13 2015-07-29 ABB Turbo Systems AG Verdichtergehäuse
DE102004027594B4 (de) 2004-06-05 2006-06-29 Man B & W Diesel Ag Strömungsmaschine mit radial durchströmtem Verdichterrad
DE102004028133C5 (de) 2004-06-09 2017-10-26 Man Diesel & Turbo Se Strömungsmaschine, insbesondere Abgasturbolader
EP1719879B1 (de) * 2005-05-03 2008-01-30 ABB Turbo Systems AG Berstschutzvorrichtung für Radialverdichter
DE102005039820B4 (de) 2005-08-22 2007-06-28 Man Diesel Se Containment-Sicherung für Strömungsmaschinen mit radial durchströmtem Verdichterrad
US7871243B2 (en) 2007-06-05 2011-01-18 Honeywell International Inc. Augmented vaneless diffuser containment

Also Published As

Publication number Publication date
EP2216517B1 (de) 2012-07-11
CN101793266B (zh) 2012-07-18
US8393851B2 (en) 2013-03-12
JP2010180882A (ja) 2010-08-19
CN101793266A (zh) 2010-08-04
US20100192570A1 (en) 2010-08-05
EP2216517A1 (de) 2010-08-11
KR101157440B1 (ko) 2012-06-22
EP2216516A1 (de) 2010-08-11
KR20100089776A (ko) 2010-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5074541B2 (ja) バーストに対する保護
KR100794974B1 (ko) 반경류 컴프레서 임펠러를 구비한 터보머신
JP5788519B2 (ja) コンプレッサホイールの破裂の際にシャフトを軸方向に固定するための手段を有する排気ガスターボチャージャ
KR102169233B1 (ko) 방해받지 않는 출구를 구비하는 엔진 냉각 팬 캐스팅 셔라우드
JP5179029B2 (ja) 半径流圧縮機インペラ付き流体機械並びに流体機械に組み込むための挿入ハウジング部分
GB2414769A (en) Turbo-machine with impeller containment assembly.
JP2002531760A (ja) インペラ封じ込め装置
JP2005351274A (ja) 流体機械
EP2000633A2 (en) Augmented vaneless diffuser containment
US20160177965A1 (en) Compressor assembly for turbocharger burst containment
JP5866376B2 (ja) 排気ガスターボチャージャのコンプレッサハウジングに設けられた破裂防止装置
US20090123275A1 (en) Apparatus for eliminating compressor stator vibration induced by TIP leakage vortex bursting
EP1726804B1 (en) An air turbine starter
KR102229292B1 (ko) 배기 터보차저
JP6284637B2 (ja) コンプレッサ
CN111197503A (zh) 涡轮增压器的插入件
JP2956834B2 (ja) 排ガスターボ過給機の軸流タービン
JP4153722B2 (ja) 排気駆動過給機の軸流タービン
US8511971B2 (en) One-piece compressor and turbine containment system
KR101891903B1 (ko) 컴프레서
EP2395203A2 (en) Light weight vaneless compressor containment design
JP2011117417A (ja) 排気タービン過給機の排気入口ケーシング
JP5497012B2 (ja) 軸方向の当接部を有するタービンエンジンのための圧縮機カバー
JP3784250B2 (ja) 真空ポンプ

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120329

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120403

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120703

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120724

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120823

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5074541

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250