JPH02230921A

JPH02230921A - 軽量構造ガスケーシング

Info

Publication number: JPH02230921A
Application number: JP2013766A
Authority: JP
Inventors: Bernd Konert; ベルント・コーネルト
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1990-01-25
Publication date: 1990-09-13
Also published as: ATE79164T1; EP0379715B1; EP0379715A1; DE58901999D1; US5051064A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ガス状又は液状の媒体の管路のだめの通路と
、該媒体をケーシング内へ乃至はケーシング外へ供給乃
至は排出するための、管路を接続するためのフランジと
、を備えている軽量構造ガスケーシングに関する。

従来の技術本発明に基くケーシングは、有利には熱的機械の構成部
材であり、この場合高熱ガスが、作動手段として供給さ
れ、かつ膨脹した排気ガスとして排出されている。この
種のケーシングにあっては、入り込んでくる高温の熱ガ
スのための通路と、仕事量に応じて冷却された低温の排
気ガスを排出するための通路とが、互いに直ぐ傍に隣接
して位置している。高熱ガスに比し排出ガスの比容積が
より大きいため、その通路断面積は、それに応じてより
大きくなっている。

つまりこの種のケーシング内には、異なった断面積の、
互いに並んだ通路があり、該通路には、異なった圧力の
、異なった温度のガスが貫流している。．そのため、通
路壁部内、場合によっては存在するウエブ内、付属の物
体内、並びに固定フランジ内にも、結果として異なった
大きさの熱膨脹が発生することになる。前３者の膨脹は
、鋳造部材の場合には事実上、それを阻止することはで
きない。この種のケーシング用に使用される鋳造材料は
、比較的小さな破断伸び率を有しており、そのため、よ
り大きな熱膨脹の結果として、膨脹亀裂の危険性が存在
している。たとえ特別に密なフランジ結合が重要である
といっても、そのために過重な費用で運転することは、
コストの観点から不可能で、通常の薄い平面封止部だけ
が使用を許される。しかも確実に封止するためには、歪
の危険のあるフランジを使用することはできない。ガス
が漏れるようなことがあれば、機械の効率は損われ、同
時に漏洩ガスが、健康に被害を及ぼす怖れがある。

発明が解決しようとする課題本発明の課題は、前述の欠点を回避するためにその構造
を改良し、このようなケーシングの鋳造構造に対する代
替品として単に上述の欠点を除去するに留まらず、更に
鋳造構造体よりも大量生産により適合しており、かつよ
り経済的であるようなケーシングを提供することにある
。更に該構造体は、高温負荷のガスケーシング用に適合
可能な材料の、選択の幅を拡大することも狙っている。

つまり鋳造可能な比較的少ない耐熱材料の外に、このよ
うなガスケーシング用として、成形、押出し乃至は特に
薄板の形状をした成形可能な圧延半製品による広幅の、
より大きな無旋削形材も考慮の対象にしている。

このような構造体にあっては、高温負荷部材用の高価な
材料の外に、耐熱性がそれ程強く要請されていない部材
、有利にはマツシブなフランジ部材、に関しては、それ
程高価でない材料が使用できるように構成することも狙
っている。耐熱性の強いより高価な材料は、破壊伸び率
が高いため割れの形成を恐れることなしに、熱的により
大きく制約された変形を受容することができる。価格が
より高いというその欠点は、一般的に、鋳造部材に比較
して通路壁を著しく薄くすることによって、これを少く
とも補償することができる。

よりマッシプなフランジ部材用に適合しているより安価
な材料として、ガス案内通路の材料と同一の材料が、破
壊伸び及び変形特性に関して有効である。

肉厚の薄い円板状の成形部材から組み立てられた溶接構
造体の、材料に関する利点から、同時に欠点も発生して
いる。それは鋳造構造体に較べて安定性に欠けるという
点である。このことは、高熱ガスの負荷された装置によ
り惹起された力、例えば振動によって惹起された力が、
ケーシングを通って更に伝達されてほぼガス供給導管及
びガス排出導管上に到達するような場合に、重要性を帯
びる。該導管は、高熱生ガスと膨脹した排気とのための
、冒頭で述べた通路のフランジに接続されている。振動
は長く続くと、材料を同様に疲労せしめる熱応力にバッ
クアップされて、通路壁に破壊を発生せしめるような結
果になる。従って本発明の課題は、構造上の対策により
、厄介な振動の影響が薄肉のガス案内通路上に及ばない
ようにすることにもある。この対策とは、ケーシングの
構造体をガス案内部分と力受容部分とに分割することで
ある課題を解決するための手段本発明の軽量構造ガスケーシングにあっては、前記フラ
ンジが、互いに剛性的に結合されてケーシングの力受容
部を形成しており、通路は、成形薄板部材として形成さ
れており、該通路の終端断面が、フランジの少くとも１
つの開口部と別のフランジの少くとも１つの開口部とを
連通せしめるように結合されており、該開口部は媒体の
入口断面部乃至は出口断面部であり、該断面部に、フラ
ンジを備えた通路の終端部が溶接されていることによっ
て、上記課題を解決することができた。

実施例本発明の実施例を図面に示し、次にこれを詳しく説明す
る。

図示の実施例は、内燃機関用の圧力波過給機のガスケー
シングである。該ケーシングは、２ツノ取入れ通路でエ
ンジンの排気ガスを受容し、該排気は、セルロータ内で
燃焼空気の圧縮、膨脹及び冷却を行い、２つの排出通路
を通って排出装置に流出せしめられている。鋳造部材と
しての構成にあっては、通路は共通の境界壁を有し、そ
の両側には異なった高温ガ．スが負荷されているため、
冒頭で述べた熱応力による全ケーシングの歪の危険が発
生し、これが結果として割れをもたらす可能性がある。

このことを別にしでも、鋳造による製作は、通路が複雑
な案内部であるため人手を要し、かつ全ケーシング体が
非常に高価な同一のかつ１つの材料から成っているため
、材料に制約されてこれが非常に高価なものになる。こ
れに反して本発明によれば、温度負荷がそれ程高くない
部分に対してはコスト的に有利な材料で間に合わせるこ
とができる。

図面で符号ｌは、ケーシングの力受容部を表わしており
、該力受容部は、２つのフランジプレート２及び３と、
夫々互いに直角状の脚部を備えた成形可能な無旋削薄板
とから成っている。図面上でほぼ互いに平行であって、
夫々垂直に起立しているより大きな脚部が、フランジ４
乃至５を形成しており、その内の１つのフランジ４は、
ロータケーシングへの接続部を受容し、他のフランジ５
は、排出通路の出口部分を受容している。該フランジ５
はその上を更に下方に入り込んで、エンジンの排出装置
のための接続フランジとして使用されている。

フランジプレート２乃至３の別のより短い２つの脚部６
乃至７は、第２図、第３図及び第４図から判るように、
上下に重なって位置し、かつその平行な側方縁部に沿っ
て溶接継ぎ目８によって互いに結合されている。脚部６
はほぼ方形の開口ｓ９を有しており（第３図、第４図参
照）、１方脚部７は、開口部９を側方で制限している２
つの棒状部材から成っている。

フランジプレート２のより゛短い脚部６の開口部９には
、エンジンからくる高熱の排気が、ケーシング内に入り
込んでおり、その状況は流れ方向を示す矢印ｌＯで示さ
れている通りである。つまり短い胛部６は、エンジンか
らくる図示なしの排気管を接続するためのフランジを形
成している。そのため以下では該脚部６を排気フランジ
と呼ぶことにする。フランジ４には、互いに直径方向に
向い合って位置する２つの開口部ｌ１が在り、該開口部
ｌ１を通って、開口部９から入り込んだ高熱の排気が、
ケーシングから図示なしの圧力波過給機のセルロータ内
に出入りしている。開口部９と開口部ｌ１とを結んでい
る高熱ガス通路１２の形状は、第１図、第２図及び第３
図から明らかである。該通路１２は、その外周部が排気
フランジ６の下側部に溶接されている、開口部９の方形
断面から出発し、上方に向って拡幅して２つの分岐部に
岐れており、該分岐部は、フランジ４内の開口部１ｌの
外周部でフランジ４に溶接されている。

セルロータ内で膨脹しかつ冷却されたガスを以下では排
出ガスと呼称するが、該排出ガスは、流れ方向を示す矢
印１３で示されているように、ンフランジ４内で互いに
直径方向に向い合って位置する２つの開口部１４を通っ
てケーシング内に入り込み、フランジ５内の円形の開口
部ｌ５の領域に出て行く。排出ガスはそこから更に、図
示なしの排出装置に流れて行く。付属の排出通路１６は
、フランジ４０両開口部ｌ４の２つの分岐部で始まり、
該分岐部は下流で合流して円形の接続導管部に移行し、
該接続導管部は、フランジ５内の開口部■５を貫通して
おり、溶接継ぎ目１７によってフランジ５に結合される
。

高熱ガス通路１２と排出通路１６とは、共通の壁を全く
有しておらず、そのため、熱膨脹に関しては互いに無関
係である。成形可能な無旋削薄板の通常の破壊伸びが、
鋳造材料の場合よりも大きいため、鋳造材料にあっては
不均一な肉厚のために発生する怖れのある割れが、本発
明の構成にあっては全く発生しない。

上述の２つの通路１２及び１６の外に、必要な場合には
勿論、フランジ間又は力受容部のその他の部材間に、尚
別の通路を設けることも可能であろう。そのような場合
には、第４図に認められる２つの小さな開口部ｌ８が、
溶接された長手の薄盤によって覆われる。該薄盤は、圧
力波過給機のロー夕に向い合う自由なフランジ平面上で
、申し分のない圧力波プロセスのために重要な、所謂ポ
ケットｌ９を制限している。

これに関しては第ｌ図、第２図及び第３図を参照された
い。

一見複雑に見える高熱ガス及び排出ガス用の通路は、そ
れにもかかわらず大量生産で、鋳造部材よりも安くこれ
を製造することができる。

通路は互いに溶接された深絞りの半円套管から成り、そ
の際分割線は、接線平面又は被覆平面のその対称軸線に
沿ってか、又は適切な接触線に沿って設けられている。

後方の切込みもそれが不可欠である場合には、仕上げ技
術的に難なくこれを実施することができる。溶接はロボ
ット化することができる。鋳造部材に比較して重量の軽
減が極めて顕著であり、このことは、コストが低減でき
ることを意味している。また温度負荷の異なる通路を備
えたケーシングにあっては、夫々の通路に対してそれ用
に充分であるような材料を選択することにより、更にコ
ストを低下せしめることができる。つまり負荷の低い通
路は、安価な材料でこれを成形することができる。通路
は互いに無関係に自由に変形可能であるため、例えば熱
膨脹係数のような、材料の特性が異なっていても、耐久
性には全く影響が現われない。

このようなケーシング構造形式は、勿論、熱負荷された
機械に対してのみ有利であるだけでなく、例えば液体や
常温ガスのような別の使用に対しても、鋳造品の経済的
な代替品として有利である。

高熱ガス通路からの熱損失を可能な限り低く抑えること
が重要な場合には、その縁部がフランジに封止されて固
定される絶縁外套２０を設けると有利である。該外套２
０は、その輪郭が第３図の一点鎖線で示されており、外
部に対してその全部又は高熱ガス通路だけを覆っている
。後者の場合には、特に高熱ガス通路を包囲しかつ絶縁
外套によって取り囲まれた空間が、高熱ガス通路１２内
の孔２１（第３図参照）を介して該外套と通ずるように
接続されている。つまり高熱ガスによって取り囲まれて
いるような場合には、熱的に更に良好な絶縁が可能とな
る。絶縁外套は又、通路からの騒音の発生を減少せしめ
る。騒音は、前記の空間を遮音材と遮熱材とで充填する
ことによって、これを更に良好に抑制することができる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はガスケー
シングの正面図、第２図及び第３図は第ｌ図を若干傾け
て示した第１図の側面図、第４図はケーシング構造体の
力受容部の斜視図である。ｌ・・・力受容部、２．３・・・フランジプレート、４
・・・ロータケーシングフランジ、５・・・排出フラン
ジ、６・・・排気フランジ、７・・・脚部、８・・・溶
接継ぎ目、９・・・高熱ガス入口用方形開口部、１０・
・・流れ方向を示す矢印、１１・・・高熱ガス出口用開
口部、１２・・・高熱ガス通路、１３・・・流れ方向を
示す矢印、１４・・・排出ガス用開口部、１５・・・円
形開口部、１６・・・排出通路、ｌ７・・・溶接継ぎ目
、１８・・・ポケット１９用の開口部、ｌ９・・・ポケ
ット、２０・・・絶縁外套、２１・・・孔２／２８９／：：−

Claims

【特許請求の範囲】１、軽量構造ガスケーシングであって、ガス状又は液状
媒体の管路のための通路と、該媒体をケーシング内へ乃
至はケーシング外へ、供給乃至は排出するための、管路
を接続するためのフランジと、を備えている形式のもの
において、該フランジ（４、５、６）が、互いに剛性的
に結合されてケーシングの力受容部（１）を形成してお
り、通路（１２、１６）は、成形薄板部材として形成さ
れており、該通路（１２、１６）の終端断面が、フラン
ジ（６、４）の少くとも１つの開口部（９、１４）と別
のフランジ（４、５）の少くとも１つの開口部（１１、
１５）とを連通せしめるように結合されており、該開口
部は媒体の入口断面部乃至は出口断面部であり、該断面
部に、フランジ（４、５、６）を備えた通路（１２、１
６）の終端部が溶接されていることを特徴とする軽量構
造ガスケーシング。２、圧力波過給機として形成された軽量構造ガスケーシ
ングであって、圧力波過給機のロータケーシング、内燃
機関の排気ガス導管並びに排出導管の夫々に接続するた
めの、夫々１つのフランジ（４、５、６）を備えており
、かつエンジンから排気ガスを圧力波過給機のロータに
供給するための、乃至は膨脹して冷却された排気ガスを
ロータから排出導管へ排出するための、高熱ガス通路（
１２）と排出通路（１６）とを備えている形式のものに
おいて、ロータケーシングに接続するためのフランジ（
４）と排気ガス導管に接続するためのフランジ（６）と
が、２つの互いに直角状のフランジプレート（２）の脚
部を形成しており、排出導管に接続するためのフランジ
（５）が、フランジプレート（３）の部材を形成し、該
フランジプレート（３）は、フランジ（５）に対し直角
の２つの棒状脚部（７）を有しており、フランジプレー
ト（３）が該脚部（７）の外縁部に沿って排気ガスフラ
ンジ（６）の２つの側縁部に溶接されており、高熱ガス
通路（１２）と排出通路（１６）とは、夫々２つの深絞
り半円套管から溶接され、かつ排気ガスフランジ（６）
乃至は排出フランジ（５）内の１体形の開口部（９、１
５）から夫々２つの分岐部に分岐しており、該分岐部は
、ロータケーシングフランジ（４）の夫々２つの開口部
（１８、１４）で終了していることを特徴とする、請求
項１記載の軽量構造ガスケーシング。３、絶縁外套（２０）が、少くとも高熱ガス案内通路（
１２）を覆っており、その縁部は、フランジ（４、５、
６）に封止状に固定されていることを特徴とする、請求
項１記載の軽量構造ガスケーシング。４、高熱ガス案内通路（１２）は、絶縁外套（２０）に
よって取り囲まれた空間と孔（２１）を介して連通して
いることを特徴とする、請求項３記載の軽量構造ガスケ
ーシング。５、絶縁外套（２０）、フランジ（４、５、６）及び通
路（１２、１６）によって制限された空間が、騒音及び
熱の阻止材料で充填されていることを特徴とする、請求
項３記載の軽量構造ガスケーシング。