KR20110115510A - Insert for a turbo-machine and turbo-machine equipped with the insert - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터보 기계용 인서트 및 상기 인서트를 구비한 터보 기계(1)에 관한 것이며, 상기 터보 기계(1)는 반경류 블레이드 휠(50)을 가지고, 상기 인서트(30)는 베이스 바디(31)를 가지며, 상기 베이스 바디(31)는 축 방향 제1 유동 통로(S1)를 형성하도록 제공된 제1 축 방향 단부(32), 및 활형으로 확대되고 상기 블레이드 휠의 허브(51)와 함께, 반경 방향 외부로 휘어진 제2 유동 통로(S2)를 형성하도록 제공된 제2 축 방향 단부(33)를 포함하고, 외부에서 상기 제2 축 방향 단부에 환형 스트립(36)이 제공되고, 상기 스트립은 축 방향으로 상기 제1 축 방향 단부(32)를 향해 연장되고, 상기 스트립(36)은 원주 방향으로 슬롯들(37)에 의해 중단되며, 상기 베이스 바디의 외주에 반경 방향 외부로 연장된 고정 수단들이 제공되고, 상기 고정 수단들에 의해 상기 인서트가 상기 터보 기계의 하우징(10)에 고정될 수 있고, 상기 고정 수단들은 원주 방향으로 서로 이격 배치된 다수의 고정 리브들(34)을 가지며, 상기 베이스 바디는 서로 인접한 고정 리브들 사이에 원주 방향으로 연장되어 상기 베이스 바디의 벽을 축 방향으로 분할하는 슬릿 부분(39)을 갖는다.The present invention relates to a turbomachine insert and a turbomachine (1) with the insert, the turbomachine (1) having a radial blade wheel (50), the insert (30) of the base body (31). The base body 31 has a first axial end 32 provided to form an axial first flow passage S1, and, together with the hub 51 of the blade wheel, is enlarged in a bow and radial direction. A second axial end 33 provided to form an outwardly deflected second flow passage S2, wherein an annular strip 36 is provided at the second axial end from the outside, the strip being axially Extending toward the first axial end 32, the strip 36 is interrupted by slots 37 in the circumferential direction, and fixed means extending radially outwardly are provided on the outer circumference of the base body; By means of the fastening means the insert Can be fixed to the housing 10 of the turbomachine, the fixing means having a plurality of fixing ribs 34 spaced apart from each other in the circumferential direction, the base body extending in the circumferential direction between the fixing ribs adjacent to each other. And a slit portion 39 which divides the wall of the base body in the axial direction.
Description
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 인서트 및 상기 인서트를 구비한 터보 기계에 관한 것이다.The present invention relates to an insert according to the preamble of
상기 방식의 인서트, 및 상기 인서트와 반경류 블레이드 휠을 구비한, 압축기로서 형성된 터보 기계는 DE 10 2005 039 820 A1에 공지되어 있다. 상기 공보에 개시된 인서트는 환형 스트립 내에 제공된 슬롯에 의해, 제2 축 방향 단부가 블레이드 휠의 파열시 버섯 모양으로 또는 반경 방향 외부로 터보 기계의 나선 하우징을 향해 변형되고 스트립이 나선 하우징의 내주 리브 내의 원추 슬롯 내에 마찰 결합 방식으로 지지됨으로써 블레이드 휠의 파열시 방출되는 에너지가 변형 에너지로 변환되게 한다.An insert of this type, and a turbomachine formed as a compressor, with the insert and the radial blade wheel, is known from DE 10 2005 039 820 A1. The insert disclosed in this publication is provided by a slot provided in an annular strip, whereby the second axial end is deformed mushroom-like or radially outwardly upon the rupture of the blade wheel towards the spiral housing of the turbomachine and the strip is conical in the inner rib of the spiral housing. The frictional engagement in the slot allows the energy released upon rupture of the blade wheel to be converted into strain energy.
DE 10 2005 039 820 A1에 개시된 인서트에서는 실질적으로 블레이드 휠의 파열시 방출되는 반경 방향 외부로 작용하는 블레이드 휠의 파편의 힘이 변형 에너지로 변환된다. 그러나, 높은 속도로 회전하는 블레이드 휠의 파열시 방출되는 블레이드 휠의 파편의 토션력은 인서트의 구조적 디자인에 의해 인서트의 변형에 대해 적은 정도로만 변형 에너지로 변환됨으로써, 토션력은 터보 기계의 파열 안전성 또는 봉쇄 안전성의 정도를 낮출 수 있다.In the insert disclosed in
본 발명의 과제는 터보 기계의 블레이드 휠의 파열시 방출되는 힘의 변환과 관련한 개선된 특성에 의해 인서트를 구비한 터보 기계에 대한 더 높은 파열 안전성을 구현하는, 청구항 제1항의 전제부에 따른 인서트를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 과제는 이러한 인서트를 구비한 터보 기계를 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide an insert according to the preamble of
상기 과제는 청구항 제1항에 따른 인서트 및 청구항 제12항에 따른 터보 기계에 의해 해결된다. 본 발명의 개선예는 종속 청구항들에 제시된다.The problem is solved by an insert according to
본 발명의 제1 관점에 따라, 반경류 블레이드 휠을 가진 터보 기계용 인서트가 제공되며, 상기 인서트는 중공 실린더형 베이스 바디를 포함하고, 상기 베이스 바디는 터보 기계의 작동 유체용 축 방향 제1 유동 통로를 형성하도록 제공된 제1 축 방향 단부, 및 활형으로 반경 방향 외부로 확대되고 블레이드 휠의 허브와 함께, 상기 제1 유동 통로와 연결되어 반경 방향 외부로 휘어진 작동 유체용 제2 유동 통로를 형성하도록 제공된 제2 축 방향 단부를 포함하고, 베이스 바디의 외주에서 제2 축 방향 단부에 환형 스트립이 제공되고, 상기 스트립은 축 방향으로 제1 축 방향 단부를 향해 연장되고, 상기 스트립은 원주 방향으로 다수의 슬롯들에 의해 중단되며 지지 수단을 통해 베이스 바디의 외주를 향해 지지되고, 외주에는 스트립으로부터 축 방향 간격을 두고 반경 방향 외부로 연장된 고정 수단들이 제공되며, 상기 고정 수단들에 의해 인서트가 터보 기계의 하우징에 고정될 수 있다. 본 발명에 따른 인서트는, 고정 수단이 원주 방향으로 서로 이격 배치된 다수의 고정 리브들을 가지며, 베이스 바디는 서로 인접한 고정 리브들 사이에 원주 방향으로 연장되어 베이스 바디의 벽을 축 방향으로 분할하는 슬릿 부분을 갖는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the invention there is provided an insert for a turbomachine with a radial blade wheel, said insert comprising a hollow cylindrical base body, said base body having an axial first flow for the working fluid of the turbomachine. A first axial end provided to form a passageway, and radially outwardly extending and together with the hub of the blade wheel, to form a second flow passageway for the working fluid that is connected to the first flow passageway and bent radially outwardly. An provided second axial end, wherein an annular strip is provided at the outer circumference of the base body at the second axial end, the strip extending in the axial direction toward the first axial end, the strip in the circumferential direction; Interrupted by slots of the support and supported by the support means toward the outer periphery of the base body, the outer periphery of which is axially spaced from the strip. Fastening means extending radially outwardly, by means of which the insert can be fastened to the housing of the turbomachine. The insert according to the invention has a plurality of fixing ribs in which the fixing means are spaced apart from each other in the circumferential direction, and the base body extends in the circumferential direction between the fixing ribs adjacent to each other to divide the wall of the base body in the axial direction. It is characterized by having a portion.
본 발명에 따라 베이스 바디의 벽을 축 방향으로 분할하는 슬릿 부분이 제공됨으로써, 베이스 바디는 구조적으로, 높은 회전수로 회전하는 블레이드 휠의 파열시 방출되는 토션력이 블레이드 휠의 파편으로부터 자신들 사이에 슬릿 부분을 포함하는 고정 리브들로 전달될 수 있으며 고정 리브의 변형에 의해 변형 에너지로 변환될 수 있을 정도로, 약화된다. 따라서, 본 발명에 따른 인서트를 구비한 터보 기계에 대한 높은 파열 안전성이 얻어진다.By providing a slit portion for axially dividing the wall of the base body according to the invention, the base body is structurally slit between itself from the debris of the blade wheel and the torsional force released upon rupture of the blade wheel rotating at high rotational speeds. It is weakened to such an extent that it can be delivered to the stationary ribs comprising the portion and converted to strain energy by deformation of the stationary rib. Thus, a high burst safety for a turbomachine with an insert according to the invention is obtained.
고정 리브들의 두께는 고정 리브들의 소정 변형에 따라 또는 고정 리브들에 의해 흡수되는 에너지에 따라 설정될 수 있다.The thickness of the fixing ribs may be set according to a predetermined deformation of the fixing ribs or according to the energy absorbed by the fixing ribs.
본 발명의 실시예에 따라 인서트는 반경류 압축기용 인서트이다.According to an embodiment of the invention the insert is an insert for a radial compressor.
본 발명에 따른 인서트의 실시예에 따라, 서로 인접한 모든 고정 리브들 사이에 각각 원주 방향으로 연장되며 베이스 바디의 벽을 축 방향으로 분할하는 슬릿 부분이 베이스 바디에 제공된다. According to an embodiment of the insert according to the invention, the base body is provided with a slit portion extending in the circumferential direction and axially dividing the wall of the base body, respectively, between all the fixing ribs adjacent to each other.
본 발명의 이 실시예에 따라, 베이스 바디는 구조적으로 추가로 약화됨으로써, 토션력이 더 양호하게 고정 리브로 전달되고 그것의 더 심한 변형에 의해 더 큰 토션력 감소가 이루어진다.According to this embodiment of the present invention, the base body is further structurally weakened so that the torsional force is better transmitted to the stationary rib and its more severe deformation results in greater torsional force reduction.
본 발명에 따른 인서트의 다른 실시예에 따라, 고정 리브들은 베이스 바디의 외주에 일체로 형성되고, 슬릿 부분은 베이스 바디와의 연결을 형성하는 고정 리브의 각각의 발(foot) 영역까지 반경 방향으로 연장됨으로써, 발 영역의 구조적 약화가 이루어진다.According to another embodiment of the insert according to the invention, the fixing ribs are integrally formed on the outer circumference of the base body and the slit portion is radially up to each foot region of the fixing rib forming a connection with the base body. By extension, structural weakening of the foot area is achieved.
예컨대, 절삭 가공에 의해 고정 리브들의 발 영역까지 형성된 슬릿 부분에 의해, 추가로 고정 리브들의 구조적 강도가 약화됨으로써, 고정 리브들이 더 쉽게 변형될 수 있고, 그에 따라 변형 에너지로의 토션력의 변환이 부드럽고 균일하게 이루어질 수 있어서, 터보 기계의 파열 안전성이 더욱 높아진다.For example, by the slit portion formed up to the foot region of the fixed ribs by cutting, the structural strength of the fixed ribs is further weakened, so that the fixed ribs can be more easily deformed, so that the conversion of the torsional force to the deformation energy It can be made smooth and uniform, further increasing the burst safety of the turbomachine.
본 발명에 따른 인서트의 다른 실시예에 따라, 각각의 슬릿 부분은 베이스 바디의 벽을 축 방향으로 분할함으로써, 베이스 바디의 축 방향 길이의 절반 이상을 차지하며 그 제1 축 방향 단부를 가진 베이스 바디의 제1 축 방향 부분, 및 베이스 바디의 축 방향 길이의 절반 미만을 차지하며 그 제2 축 방향 단부를 가진 베이스 바디의 제2 축 방향 부분이 형성된다.According to another embodiment of the insert according to the invention, each slit portion divides the wall of the base body in the axial direction, thereby occupying at least half of the axial length of the base body and having a base body having a first axial end thereof. And a second axial portion of the base body, which occupies less than half of the first axial portion of the base body, and has a second axial end thereof.
각각의 슬릿 부분이 제2 축 방향 단부에 제공된 환형 스트립에 비교적 가깝게 배치되는 본 발명의 이 실시예에 의해, 블레이드 휠의 파열시 버섯 모양으로 또는 베이스 바디의 제1 축 방향 단부를 향해 그리고 반경 방향 외부로 베이스 바디의 제2 축 방향 단부의 변형이 쉬워지는데, 그 이유는 슬릿 부분 영역에서 구조적 약화에 의해 관절형 조인트(articulated joint)가 형성되기 때문이다. 이로 인해, 블레이드 휠의 파열시 방출되며 반경 방향 외부로 작용하는, 블레이드 휠의 파편으로부터의 힘이 변형 에너지로 더 쉽게 변환될 수 있다.According to this embodiment of the invention, each slit portion is disposed relatively close to the annular strip provided at the second axial end, mushroom-like at the rupture of the blade wheel or towards the first axial end of the base body and radially outward. Deformation of the second axial end of the furnace base body is facilitated, since an articulated joint is formed by structural weakening in the slit partial region. Due to this, the force from the fragments of the blade wheel, which is released upon rupture of the blade wheel and acts radially outwardly, can be more easily converted into strain energy.
제1 축 방향 부분의 축 방향 길이가 제1 유동 통로를 완전히 포함하고 제2 축 방향 부분의 축 방향 길이가 제2 유동 통로를 포함하도록 분할이 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferred that the split is made such that the axial length of the first axial portion completely comprises the first flow passage and the axial length of the second axial portion comprises the second flow passage.
본 발명에 따른 인서트의 실시예에 따라, 제1 축 방향 부분은 베이스 바디의 축 방향 길이의 대략 2/3를 차지하고, 제2 축 방향 부분은 베이스 바디의 축 방향 길이의 대략 1/3을 차지한다.According to an embodiment of the insert according to the invention, the first axial portion occupies approximately two thirds of the axial length of the base body and the second axial portion occupies approximately one third of the axial length of the base body. do.
본 발명에 따른 인서트의 실시예에 따라, 베이스 바디 내에서 고정 리브의 영역에 모든 슬릿 부분들을 포함하며 원주 전체에 걸쳐 연장되고 베이스 바디의 벽을 축 방향으로 분할하는 슬릿이 제공되고, 고정 리브들은 슬릿들을 각각 축 방향으로 브릿지 연결하는 폭을 갖는다.According to an embodiment of the insert according to the invention, there is provided a slit comprising all the slit portions in the area of the fixing ribs in the base body and extending over the circumference and dividing the wall of the base body in the axial direction, wherein the fixing ribs are The slits each have a width that bridges in the axial direction.
본 발명의 이 실시예에서, 파열시 토션력이 제공되는 인서트의 제2 축 방향 부분의 토션 강성은 환형 슬릿을 브릿지 연결하는 고정 리브들의 발 부분에 의해서만 결정되므로, 토션력은 고정 리브들로 더 양호하게 전달될 수 있고 그것의 더 심한 변형에 의해 더 큰 토션력 감소가 이루어질 수 있다.In this embodiment of the present invention, the torsional stiffness of the second axial portion of the insert, which is provided with torsional force at the time of rupture, is determined only by the foot portion of the fixing ribs connecting the annular slit, so that the torsional force is better with the fixing ribs. Can be transmitted and more torsional force reduction can be achieved by its more severe deformation.
본 발명에 따른 인서트의 실시예에 따라, 환형 스트립을 중단시키는 슬롯들이 원주 방향으로 대칭으로 분포되므로, 환형 스트립의 슬롯 없는 부분에는 원주 방향으로 대칭으로 분포된 동일 크기의 돌출부들이 형성된다.According to an embodiment of the insert according to the invention, the slots interrupting the annular strip are symmetrically distributed in the circumferential direction, so that slotless portions of the annular strip are formed with equally sized projections symmetrically distributed in the circumferential direction.
환형 스트립의 이 실시예에 의해, 버섯 모양화(mushrooming) 또는 베이스 바디의 제1 축 방향 단부를 향해 그리고 반경 방향 외부로 베이스 바디의 제2 축 방향 단부 또는 제2 축 방향 부분의 변형이 바람직하게 쉬워지는데, 그 이유는 상기 슬롯들이 제2 축 방향 단부 또는 제2 축 방향 부분의 버섯 모양화 시에 돌출부에 대한 측면 운동 공간을 제공하기 때문이다. 슬롯들이 대칭으로 분포되기 때문에, 돌출부의 운동이 원주 방향으로 균일하게 행해지고, 그에 따라 제2 축 방향 단부 또는 제2 축 방향 부분의 버섯 모양 변형이 원주 방향으로 균일하게 이루어진다.By this embodiment of the annular strip, mushrooming or deformation of the second axial end or the second axial portion of the base body towards and towards the first axial end of the base body is preferably This is easy because the slots provide a lateral movement space for the protrusions when mushrooming the second axial end or the second axial portion. Since the slots are distributed symmetrically, the movement of the projection is done uniformly in the circumferential direction, whereby a mushroom-like deformation of the second axial end or the second axial portion is made uniform in the circumferential direction.
본 발명에 따른 인서트의 다른 실시예에 따라, 슬롯들이 각각 돌출부의 형상에 대해 거울 상으로 형성된다.According to another embodiment of the insert according to the invention, the slots are each formed mirror-shaped with respect to the shape of the projection.
바람직하게는 슬롯의 형상은 베이스 바디의 중심 종축선에 대해 수직으로 돌출부의 각각의 자유 단부를 따라 연장하는 거울 축선을 따라 나타난다.Preferably the shape of the slot appears along the mirror axis extending along each free end of the projection perpendicular to the central longitudinal axis of the base body.
돌출부의 형상에 대해 거울 상으로 슬롯을 형성함으로써, 제2 축 방향 단부 또는 제2 축 방향 부분의 변형시 환형 스트립 내에 발생하는 응력이 고려됨으로써, 버섯 모양 변형이 더 쉬워진다.By forming the slots in the mirror image relative to the shape of the protrusion, the stresses occurring in the annular strip upon deformation of the second axial end or the second axial portion are taken into account, thereby making mushroom-like deformation easier.
본 발명에 따른 인서트의 다른 실시예에 따라, 환형 스트립을 중단시키는 슬롯들은 함께 환형 스트립의 약 50%를 차지하도록 동일 크기로 설계된다.According to another embodiment of the insert according to the invention, the slots stopping the annular strip are designed to be the same size together to occupy about 50% of the annular strip.
이로 인해, DE 10 2005 039 820 A1에 개시된 바와 같이 변형의 범주에서 하우징의 내주에 인서트의 제2 축 방향 단부 또는 제2 축 방향 부분의 지지 및 고정이 필요한 정도의 재료만이 돌출부의 형태로 스트립에 남기 때문에, 버섯 모양 변형이 더 쉬워진다.Due to this, only the material in the form of protrusions is required to support and fix the second axial end or the second axial part of the insert in the inner circumference of the housing in the category of deformation, as disclosed in
바람직하게는 각각의 돌출부가 각각의 슬롯과 정확히 같은 크기를 갖는다.Preferably each projection has exactly the same size as each slot.
본 발명에 따른 인서트의 실시예에 따라, 각각의 돌출부는 지지 수단으로서 돌출부의 원주 방향 폭과 관련해서 돌출부의 중심에서 베이스 바디의 외주로 연장되는 지지 리브를 갖는다.According to an embodiment of the insert according to the invention, each projection has as support means a support rib extending from the center of the projection to the circumference of the base body in relation to the circumferential width of the projection.
지지 리브에 의해, 돌출부들이 버섯 모양 변형시 반경 방향 내부로 휘어지지 않고, 지지 부재로서 하우징의 내주에 지지될 수 있다.By means of the support ribs, the protrusions can be supported on the inner circumference of the housing as a support member, without bending radially inwards during mushroom deformation.
본 발명에 따른 인서트의 다른 실시예에 따라, 지지 리브들의 수는 고정 리브들의 수와 동일하며, 각각의 지지 리브는 축 방향으로 정확히 하나의 고정 리브에 대해 정렬된다.According to another embodiment of the insert according to the invention, the number of support ribs is equal to the number of fixed ribs, each supporting rib being aligned with respect to exactly one fixed rib in the axial direction.
주조 기술 면에서 바람직한 고정 리브 및 지지 리브의 이러한 대칭의 정렬 배치에 의해, 제2 축 방향 단부 또는 제2 축 방향 부분의 변형시 베이스 바디 내에 발생하는 응력이 추가로 고려됨으로써, 버섯 모양 변형이 더 쉬워진다.By this symmetrical alignment arrangement of the fixing ribs and the supporting ribs, which are desirable in terms of casting technology, the stresses occurring in the base body upon deformation of the second axial end or the second axial portion are further considered, thereby making the mushroom deformation more Easier
본 발명의 제2 관점에 따라, 본 발명의 하나의 전술한 실시예, 임의로 조합된 다수의 전술한 실시예 또는 모든 전술한 실시예에 따른 인서트, 상기 인서트가 삽입되는 내주를 가진 하우징, 인서트의 고정 리브들이 고정되는 연결 수단들, 상기 하우징 내에 회전 가능하게 지지되며 상기 인서트의 베이스 바디의 중심 종축선과 일치하게 축 방향으로 베이스 바디에 의해 형성되는 내부 챔버 내로 축 방향으로 연장되는 샤프트, 및 상기 내부 챔버 내에서 상기 샤프트 상에 배치되며 허브와 상기 허브 상에 배치된 다수의 블레이드를 가진 블레이드 휠을 포함하고, 상기 베이스 바디의 제1 축 방향 단부는 작동 유체용 축 방향 제1 유동 통로를 형성하고, 상기 베이스 바디의 제2 축 방향 단부는 블레이드 휠의 허브와 함께, 상기 제1 유동 통로와 연결되며 반경 방향 외부로 휘어진 작동 매체용 제2 유동 통로를 형성하므로, 상기 작동 유체는 반경 방향으로 블레이드 휠의 블레이드를 통해 흘러야 하고, 하우징은 그 내주에서 인서트의 환형 스트립의 영역에 스트립으로부터 특정 반경 방향 간격을 가진 맞물림 수단을 구비하고, 상기 맞물림 수단에 의해 스트립은 스트립에 대한 반경 방향 및 축 방향 지지를 구현하는 형상 맞춤(form-fitting) 맞물림 상태로 될 수 있고, 인서트는 작동 중 블레이드 휠의 파열에 의해 베이스 바디의 제2 축 방향 단부가 스트립과 맞물림 수단의 맞물림 상태에서 베이스 바디의 제1 축 방향 단부를 향해 그리고 반경 방향 외부로 변형될 수 있도록 설계된, 터보 기계가 제공된다.According to a second aspect of the invention, an insert according to one of the above-described embodiments of the present invention, any combination of any of the above-described embodiments or all of the above-described embodiments, a housing having an inner circumference into which the insert is inserted, of an insert Connecting means to which fixed ribs are fixed, a shaft axially supported in the housing and extending axially into an inner chamber defined by the base body in an axial direction coinciding with the central longitudinal axis of the base body of the insert, and the interior A blade wheel disposed on the shaft in the chamber and having a hub and a plurality of blades disposed on the hub, wherein the first axial end of the base body defines an axial first flow passage for the working fluid and And a second axial end of the base body, together with a hub of a blade wheel, is connected to the first flow passage and radius As it forms a second flow passage for the working medium that is deflected outwardly, the working fluid must flow radially through the blades of the blade wheels, and the housing has a specific radial distance from the strip in the region of the annular strip of the insert at its inner circumference. Having an engaging engagement means, by which engagement the strip can be brought into form-fitting engagement, which implements radial and axial support for the strip, the insert being ruptured by the blade wheel during operation. A turbo machine is provided, which is designed such that the second axial end of the base body can be deformed towards the first axial end of the base body and outward in the engaged state of the engagement means with the strip.
터보 기계 내에 본 발명에 따른 인서트가 제공되고, 상기 인서트의 베이스 바디는 구조적으로, 높은 회전수로 회전하는 블레이드 휠의 파열시 방출되는 토션력이 블레이드 휠의 파편으로부터 자신들 사이에 슬릿 부분을 포함하는 고정 리브들로 전달될 수 있고 상기 고정 리브의 변형에 의해 변형 에너지로 변환될 수 있도록, 의도적으로 약화됨으로써, 터보 기계는 더 높은 파열 안전성을 갖는다.An insert according to the invention is provided in a turbomachine, wherein the base body of the insert is structurally secured in that the torsional force released upon rupture of the rotating blade wheel comprises a slit portion between them from the fragments of the blade wheel. By deliberately weakening so that it can be transferred to ribs and converted into strain energy by deformation of the stationary rib, the turbomachine has a higher burst safety.
본 발명의 실시예에 따라, 터보 기계는 반경류 압축기로서 형성된다.According to an embodiment of the invention, the turbo machine is formed as a radial flow compressor.
본 발명에 따른 터보 기계의 실시예에 따라, 맞물림 수단들은 인서트의 베이스 바디의 종방향 중심 축선에 대해 수직으로 연장되는, 환형 스트립을 향한 스트립용 제1 지지 면을 가지며, 상기 제1 지지 면은 스트립으로부터 특정 축 방향 간격을 두고 배치된다.According to an embodiment of the turbomachine according to the invention, the engagement means have a first support surface for the strip towards the annular strip, which extends perpendicularly to the longitudinal center axis of the base body of the insert, the first support surface It is arranged at specific axial intervals from the strip.
상기 제1 지지 면의 본 발명에 따른 배치에 의해, 스트립은 버섯 모양의 또는 베이스 바디의 제1 축 방향 단부를 향한 그리고 반경 방향 외부로 향한, 베이스 바디의 제2 축 방향 단부 또는 제2 축 방향 부분의 변형시, 이것과 형상 맞춤 맞물림 상태로 되고 축 방향으로 그것에 지지될 수 있다. 이로 인해, 제2 축 방향 단부 또는 제2 축 방향 부분의 축 방향 변위가 확실히 제한되고 파열력이 하우징에서 확실하게 흡수된다.By means of the arrangement according to the invention of the first support surface, the strip is in the second axial or second axial direction of the base body, towards the first axial end of the base body and towards the radially outward direction. Upon deformation of the part, it is in shape fit engagement with it and can be supported on it in the axial direction. As a result, the axial displacement of the second axial end or the second axial portion is reliably limited and the bursting force is reliably absorbed in the housing.
본 발명에 따른 터보 기계의 다른 실시예에 따라, 하우징은 그 내주에 원주 방향으로 서로 이격 배치되며 스트립의 지지 수단에 대해 축 방향으로 정렬되는 다수의 보강 리브를 갖는다. 맞물림 수단은 계단형 리세스의 형태로 보강 리브들 각각에 형성된다.According to another embodiment of the turbomachine according to the invention, the housing has a plurality of reinforcing ribs arranged circumferentially spaced from one another on its inner circumference and axially aligned with respect to the supporting means of the strip. Engaging means are formed in each of the reinforcing ribs in the form of a stepped recess.
바람직하게는 스트립의 돌출부의 지지 리브들 각각이 정확히 하나의 보강 리브에 대해 정렬된다.Preferably each of the support ribs of the protrusion of the strip is aligned with respect to exactly one reinforcing rib.
보강 리브에 대한 스트립의 지지 수단의 바람직한 의도적 배치에 의해, 힘이 베이스 바디의 제2 축 방향 단부 또는 제2 축 방향 부분으로부터 보강 리브로 최적으로 전달된다. 이로 인해, 제2 축 방향 단부 또는 제2 축 방향 부분이 이것 내에서 최적으로 변형된다.By the preferred intentional arrangement of the supporting means of the strip relative to the reinforcing ribs, the force is optimally transmitted from the second axial end or the second axial portion of the base body to the reinforcing ribs. As a result, the second axial end or the second axial portion is optimally deformed therein.
바람직하게 돌출부들은 원주 방향으로, 인서트의 심한 토션 변형시에도 그것의 관련 보강 리브에 확실하게 부딪히는 폭을 갖는다.The protrusions preferably have a width in the circumferential direction which reliably strikes their associated reinforcing ribs even in the case of severe torsional deformation of the insert.
본 발명에 따른 터보 기계의 실시예에 따라, 각각의 계단형 리세스는 인서트의 베이스 바디의 종방향 중심 축선에 대해 수직으로 연장되며 환형 스트립을 향한 스트립용 제1 지지 면, 및 상기 제1 지지 면에 직접 연결되며 종방향 중심 축선에 대해 평행하게 그리고 제2 축 방향 단부를 향해 연장되는 스트립용 제2 지지 면을 구비한다.According to an embodiment of the turbomachine according to the invention, each stepped recess extends perpendicularly to the longitudinal center axis of the base body of the insert and a first support surface for the strip facing the annular strip, and the first support And a second support face for the strip which is connected directly to the face and extends parallel to the longitudinal central axis and towards the second axial end.
제1 지지 면과 조합한 제2 지지 면의 제공에 의해, 스트립 또는 각각의 돌출부가 하우징에 축 방향 및 반경 방향으로 형상 맞춤 방식으로 확실하게 지지될 수 있다.By the provision of a second support surface in combination with the first support surface, the strip or respective projections can be reliably supported in the housing in an axially and radially shape-fitting manner.
본 발명에 따라, 터보 기계의 블레이드 휠의 파열시 방출되는 힘의 변환과 관련한 개선된 특성에 의해, 인서트를 구비한 터보 기계가 더 높은 파열 안전성을 갖는다.According to the invention, due to the improved properties associated with the conversion of the force released upon rupture of the blade wheel of the turbomachine, the turbomachine with inserts has a higher burst safety.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터보 기계의 종단면도.
도 2는 도 1의 터보 기계의 인서트의 사시도.
도 3은 도 2의 인서트의 일부의 사시 단면도.
도 4는 인서트의, 도 3에 도시된 부분의 다른 사시 단면도.1 is a longitudinal sectional view of a turbomachine according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a perspective view of the insert of the turbo machine of FIG. 1. FIG.
3 is a perspective cross-sectional view of a portion of the insert of FIG. 2.
4 is another perspective cross-sectional view of the portion shown in FIG. 3 of the insert;
도 1 내지 도 4를 참고로, 여기서는 배기가스 터보 차저의 반경류 압축기로서 형성된, 본 발명의 실시예에 따른 터보 기계(1)가 설명된다.1 to 4, a
터보 기계(1)는 하우징(10), 상기 하우징(10)에 회전 가능하게 지지된 샤프트(20)(개략적으로만 도시됨), 상기 하우징(10) 내에 삽입된 인서트(30), 및 여기서 압축기 블레이드 휠로서 형성된 블레이드 휠(50)을 포함하고, 상기 블레이드 휠은 샤프트(20) 상에 상대 회전 불가능하게 배치된 허브(51) 및 상기 허브(51) 상에 배치된 다수의 블레이드(52)를 갖는다.The
(베어링) 하우징(10)은 나선 하우징(11)과 나사 결합된다.(Bearing) The
인서트(30)는 원형 중공 실린더형 베이스 바디(31)를 포함한다. 베이스 바디(31)는 제1 축 방향 단부(32) 및 제2 축 방향 단부(33)를 가지며, 상기 제1 축 방향 단부(32)는 축 방향(축 방향 AR)으로 연장하는, 터보 기계(1)의 작동 유체용 제1 유동 통로(S1)를 형성하고, 제2 축 방향 단부(33)는 반경 방향(반경 방향 RR) 외부로 활형으로 확대되며, 블레이드 휠(50)의 허브(51)와 함께, 제1 유동 통로(S1)와 연결된 반경 방향 외부로 휘어진 작동 유체용 제2 유동 통로(S2)를 형성하므로, 작동 유체는 반경 방향으로 블레이드 휠(50)의 블레이드(52)를 통해 흘러야 한다.The
베이스 바디(31)의 제2 축 방향 단부(33)에서 베이스 바디(31)의 외주(31a)에 환형 스트립(36)이 배치되고, 상기 스트립(36)은 축 방향으로 제1 축 방향 단부(32)를 향해 연장되고, 상기 스트립(36)은 원주 방향(원주 방향 UR)으로 서로 이격 배치된 다수의 슬롯(37)에 의해 중단되며, 원주 방향으로 서로 이격 배치된, 스트립(36)에 일체로 형성된 다수의 지지 수단을 형성하는 지지 리브(38)에 의해 베이스 바디(31)의 외주(31a)에 지지된다.At the second
베이스 바디(31)의 외주(31a)에는 스트립(36)으로부터 축 방향으로 이격되어, 반경 방향 외부로 연장되며 원주 방향으로 서로 이격 배치된 고정 수단들을 형성하는 다수의 고정 리브들(34)이 일체로 형성되고, 상기 고정 리브들은 함께 베이스 바디(31)의 반경 방향 외부에 배치된 환형 플랜지(35)에서 끝나며, 상기 환형 플랜지에 의해 인서트(30)가 스크루(35a)를 이용해서 터보 기계(1)의 나선 하우징(11)에 고정된다.The
고정 리브(34)의 원주 방향 두께는 고정 리브의 소정 변형 또는 고정 리브에 의해 흡수되는 파열 에너지에 따라 구현된다.The circumferential thickness of the fixed
특히 도 2에 나타나는 바와 같이, 지지 리브들(38)의 수는 고정 리브들(34)의 수와 동일하며, 각각의 지지 리브(38)는 축 방향으로 정확히 하나의 고정 리브(34)에 대해 정렬된다.In particular, as shown in FIG. 2, the number of
하우징(10)의 나선 하우징(11)은 인서트(30)가 삽입되는 내주(12)를 가지며, 연결 수단을 제공하는 연결 플랜지(13)를 갖는다. 상기 연결 플랜지에는 인서트(30)의 고정 리브(34)의 환형 플랜지(35)가 스크루(35a)에 의해 고정된다.The
샤프트(20)는 하우징(10)에 회전 가능하게 지지되고, 인서트(30)의 베이스 바디(31)의 중심 종축선(별도로 도시되지 않음)과 일치하게 베이스 바디(31)에 의해 형성된 내부 챔버(31b) 내로 축 방향으로 연장되고, 블레이드 휠(50)은 내부 챔버(31b) 내에 배치된다.The
하우징(10)의 나선 하우징(11)은 그 내주(12)에서 인서트(30)의 환형 스트립(36)의 영역에 원주 방향으로 서로 이격 배치되며 스트립(36)으로부터 특정 반경 방향 간격을 갖는, 스트립(36)의 지지 리브들(38) 중 하나의 지지 리브에 대해 축 방향으로 각각 정렬된 맞물림 수단을 형성하는 다수의 보강 리브(14)를 갖는다. 상기 보강 리브(14) 내에는 각각 하나의 계단형 리세스(15)가 제공된다.The
각각의 계단형 리세스(15)는 인서트(30)의 베이스 바디(31)의 종방향 중심 축선에 대해 수직으로 연장되며 환형 스트립(36)을 향하고 상기 스트립(36)으로부터 특정 축 방향 간격을 가진, 스트립(36)에 대한 제1 지지 면(15a), 및 상기 제1 지지 면(15a)에 직접 연결되며 종방향 중심 축선에 대해 평행하고 제2 축 방향 단부(33)를 향해 연장되는, 스트립(36)에 대한 제2 지지 면(15b)을 포함한다.Each stepped
특히, 도 1에 나타나는 바와 같이, 스트립(36)은 블레이드 휠(50)의 파열에 의해 야기되는 버섯 모양의 또는 인서트(30)의 제1 축 방향 단부(32)를 향한 그리고 반경 방향 외부로 향한 제2 축 방향 단부(33)의 변형시, 스트립(36)에 대한 축 방향 지지 및 반경 방향 지지를 구현하는, 나선 하우징(11)의 보강 리브(14)의 계단형 리세스(15)와 형상 맞춤 맞물림 상태로 된다. 스트립(36)은 축 방향으로 제1 지지 면(15a)에 지지되고, 반경 방향으로 제2 지지 면(15b)에 지지된다.In particular, as shown in FIG. 1, the
인서트(30)는 작동 중 블레이드 휠(50)의 파열에 의해 제2 축 방향 단부(33)가 스트립(36)과 리세스(15)의 맞물림 상태에서 인서트(30)의 제1 축 방향 단부(32)를 향해 그리고 반경 방향 외부로 변형 가능하도록 설계된다.The
인서트(30)의 변형 가능성을 개선하기 위해, 베이스 바디(31)는 서로 인접한 고정 리브들(34) 사이에서 원주 방향으로 연장되며 베이스 바디(31)의 벽을 축 방향으로 분할하는 슬릿 부분(39, 도 3 및 도 4 참고)을 갖는다. 본 발명의 전술한 실시예에서, 서로 인접한 모든 고정 리브들(34) 사이에서 원주 반향으로 연장되며 베이스 바디(31)의 벽을 축 방향으로 분할하는 슬릿 부분(39)이 베이스 바디(31) 내에 제공된다. In order to improve the deformability of the
특히, 도 1에 나타나는 바와 같이, 본 발명의 전술한 실시예에서 모든 슬릿 부분들(39)은 함께, 원주 전체에 연장되며 베이스 바디(31)의 벽을 축 방향으로 분할하는 슬릿(40)을 형성한다. 고정 리브들(34)은 슬릿(40)을 도 2 내 지 도 4에 도시된 바와 같이 각각 축 방향으로 브릿지 연결하는 축 방향 폭을 갖는다.In particular, as shown in FIG. 1, in the above-described embodiment of the present invention all the
특히, 도 1, 도 3 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 각각의 슬릿 부분(39) 또는 모든 슬릿 부분들(39)을 포함하는 슬릿(40)은 베이스 바디(31)와 연결되는 고정 리브(34)의 발 영역(34a)까지 반경 방향으로 연장되므로, 발 영역(34a)의 구조적인 약화가 얻어진다.In particular, as shown in FIGS. 1, 3 and 4, the
도 1에 가장 잘 나타나는 바와 같이, 슬릿 부분들(39) 또는 슬릿(40)이 베이스 바디(31)의 벽을 축 방향으로 분할함으로써, 베이스 바디(31)의 축 방향 길이의 절반 이상을 차지하며 제1 축 방향 단부(32)를 가진, 베이스 바디(31)의 제1 축방향 부분(32a), 및 베이스 바디(31)의 축 방향 길이의 절반 미만을 차지하며 제2 축 방향 단부(33)를 가진, 베이스 바디(31)의 제2 축 방향 부분(33a)이 형성된다. 본 발명의 전술한 실시예에 따라, 제1 축 방향 부분(32a)은 베이스 바디(31)의 축 방향 길이의 약 2/3를 차지하고, 제2 축 방향 부분(33a)은 베이스 바디(31)의 축 방향 길이의 약 1/3을 차지한다.As best seen in FIG. 1, the
특히, 도 2에 나타나는 바와 같이, 환형 스트립(36)을 중단시키는 슬롯들(37)이 원주 방향으로 대칭으로 분포됨으로써, 환형 스트립(36)의 슬롯 없는 부분에는 돌출부(36a)가 형성된다. 환형 스트립(36)을 중단시키는 슬롯들(37)은 함께 환형 스트립(36)의 약 50 퍼센트를 차지하도록 동일 크기로 설계되고, 슬롯들(37)은 각각 돌출부(36a)의 형상에 대해 거울 상으로 형성된다. 달리 표현하면, 슬롯(37)의 형상은 베이스 바디(31)의 중심 종축선에 대해 수직으로 돌출부(36a)의 각각의 자유 단부를 따라 연장하는 거울 축선(도시되지 않음)을 따라 나타난다.In particular, as shown in FIG. 2, the
각각의 돌출부(36a)에는 돌출부(36a)의 원주 방향 폭과 관련해서 중심에 베이스 바디(31)의 외주(31a)를 향해 반경 방향 내부로 연장된 각각 하나의 지지 리브(38)가 일체로 형성된다.Each
블레이드 휠(50)의 파열 및 그로 인해 야기되는 버섯 모양화(mushrooming) 또는 베이스 바디(31)의 제1 축 방향 단부(32)를 향해 그리고 반경 방향 외부로 베이스 바디(31)의 제2 축 방향 단부(33) 또는 제2 축 방향 부분(33a)의 변형시, 스트립(36)의 돌출부(36a) 각각은 보강 리브(14)의 리세스(15) 내에 형상 맞춤 맞물림 상태로 되고, 돌출부(36a)는 축 방향으로 리세스(15)의 제1 지지 면(15a)에 그리고 반경 방향으로 제2 지지 면(15b)에 지지된다.Rupture of the
1 : 터보 기계
10 : 하우징/베어링 하우징
11 : 나선 하우징
12 : 내주
13 : 연결 플랜지
14 : 보강 리브
15 : 리세스
15a : 제1 지지 면
15b : 제2 지지 면
20 : 샤프트
30 : 인서트
31 : 베이스 바디
31a : 외주
31b : 내부 챔버
32 : 제1 축 방향 단부
32a : 제1 축 방향 부분
33 : 제2 축 방향 단부
33a : 제2 축 방향 부분
34 : 고정 리브
34a : 발 영역
35 : 링 플랜지
35a : 스크루
36 : 스트립
37 : 슬롯
38 : 지지 리브
39 : 슬릿 부분
40 : 슬릿
50 : 블레이드 휠
51 : 허브
52 : 블레이드
S1 : 제1 유동 통로
S2 : 제2 유동 통로
AR : 축 방향
RR : 반경 방향
UR : 원주 방향1: turbo machine
10: housing / bearing housing
11: spiral housing
12: next week
13: connection flange
14: reinforcement rib
15: recess
15a: first support surface
15b: second support surface
20: shaft
30: Insert
31: Base Body
31a: Outsourcing
31b: inner chamber
32: first axial end
32a: first axial direction portion
33: second axial end
33a: second axial direction portion
34: fixed rib
34a: foot area
35: ring flange
35a: screw
36: strip
37: slot
38: support rib
39: slit part
40: slit
50: blade wheel
51: Hub
52: blade
S1: first flow passage
S2: second flow passage
AR: axis direction
RR: radial direction
UR: circumferential direction
Claims (15)
상기 베이스 바디(31)의 외주(31a)에서 상기 제2 축 방향 단부(33)에 환형 스트립(36)이 제공되고, 상기 스트립(36)은 축 방향으로 상기 제1 축 방향 단부(32)를 향해 연장되고, 상기 스트립(36)은 원주 방향으로 다수의 슬롯들(37)에 의해 중단되며 지지 수단을 통해 상기 외주(31a)를 향해 지지되고,
상기 외주(31a)에는 반경 방향 외부로 연장된 고정 수단들이 제공되며, 상기 고정 수단들에 의해 상기 인서트(30)가 상기 터보 기계(1)의 하우징(10)에 고정될 수 있는, 터보 기계용 인서트에 있어서,
상기 고정 수단이 원주 방향으로 서로 이격 배치된 다수의 고정 리브들(34)을 가지며, 상기 베이스 바디(31)는 서로 인접한 고정 리브들(34) 사이에 원주 방향으로 연장되어 상기 베이스 바디(31)의 벽을 축 방향으로 분할하는 슬릿 부분(39)을 갖는 것을 특징으로 하는 터보 기계용 인서트.Insert 30 for a turbomachine with radial blade wheel 50, the insert 30 having a hollow cylindrical base body 31, the base body 31 actuating the turbo machine 1. The first axial end 32 provided to form an axial first flow passage S1 for the fluid, and with the hub 51 of the blade wheel 50 extending radially outwardly, A second axial end 33 provided in connection with flow passage S1 to form a second flow passage S2 for the working fluid that is curved radially outward,
An annular strip 36 is provided on the second axial end 33 at the outer circumference 31a of the base body 31, the strip 36 extending the first axial end 32 in the axial direction. Extending in the circumferential direction, the strip 36 is interrupted by a plurality of slots 37 in the circumferential direction and supported by the support means towards the outer circumference 31a,
The outer circumference 31a is provided with fastening means extending radially outwardly, by which the insert 30 can be fastened to the housing 10 of the turbomachine 1. In the insert,
The fixing means has a plurality of fixing ribs 34 spaced apart from each other in the circumferential direction, and the base body 31 extends in the circumferential direction between the fixing ribs 34 adjacent to each other so that the base body 31. An insert for a turbomachine, characterized in that it has a slit portion (39) for dividing the wall in the axial direction.
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 따른 인서트(30),
상기 인서트(30)가 삽입되는 내주(12)를 가진 하우징(10), 및 상기 인서트(30)의 고정 리브들(34)이 고정되는 연결 수단들,
상기 하우징(10) 내에 회전 가능하게 지지되며 상기 인서트(30)의 상기 베이스 바디(31)의 중심 종축선과 일치하게 상기 베이스 바디(31)에 의해 형성된 내부 챔버(31b) 내로 축 방향으로 연장되는 샤프트(20), 및
상기 내부 챔버(31b) 내에서 상기 샤프트(20) 상에 배치되고, 허브(51)와 상기 허브(51) 상에 배치된 다수의 블레이드(52)를 가진 블레이드 휠(50)을 포함하고,
상기 베이스 바디(31)의 상기 제1 축 방향 단부(32)는 작동 유체용 축 방향 제1 유동 통로(S1)를 형성하고, 상기 베이스 바디(31)의 상기 제2 축 방향 단부(33)는 상기 블레이드 휠(50)의 상기 허브(51)와 함께, 상기 제1 유동 통로(S1)와 연결되며 반경 방향 외부로 휘어진 상기 작동 유체용 제2 유동 통로(S2)를 형성하므로, 상기 작동 유체는 반경 방향으로 상기 블레이드 휠(50)의 상기 블레이드(52)를 통해 흘러야 하고,
상기 하우징(10)은 그 내주(12)에서 상기 인서트(30)의 환형 스트립(36)의 영역에 맞물림 수단들을 구비하고, 상기 맞물림 수단들에 의해 상기 스트립(36)이 상기 스트립(36)에 대한 축 방향 및 반경 방향 지지를 구현하는 형상 맞춤 맞물림 상태로 될 수 있고,
상기 인서트(30)는 작동 중에 상기 블레이드 휠(50)의 파열에 의해 상기 베이스 바디(31)의 상기 제2 축 방향 단부(33)가 상기 스트립(36)과 상기 맞물림 수단의 맞물림 상태에서 상기 베이스 바디(31)의 상기 제1 축 방향 단부(32)를 향해 그리고 반경 방향 외부로 변형될 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 터보 기계.As the turbo machine 1,
Insert 30 according to any one of the preceding claims,
A housing 10 having an inner circumference 12 into which the insert 30 is inserted, connecting means to which the fixing ribs 34 of the insert 30 are fixed,
A shaft rotatably supported in the housing 10 and extending axially into an inner chamber 31b defined by the base body 31 coincident with the central longitudinal axis of the base body 31 of the insert 30. 20, and
A blade wheel 50 disposed on the shaft 20 in the inner chamber 31b, the blade wheel 50 having a hub 51 and a plurality of blades 52 disposed on the hub 51;
The first axial end 32 of the base body 31 forms an axial first flow passage S1 for working fluid, and the second axial end 33 of the base body 31 The working fluid is formed together with the hub 51 of the blade wheel 50 to form a second flow passage S2 for the working fluid which is connected to the first flow passage S1 and bent radially outward. Must flow through the blade 52 of the blade wheel 50 in a radial direction,
The housing 10 has engaging means at its inner circumference 12 in the region of the annular strip 36 of the insert 30, by means of which the strip 36 is connected to the strip 36. Can be in a shape fit engagement that implements axial and radial support for
The insert 30 is operated in such a state that the second axial end 33 of the base body 31 is engaged with the strip 36 and the engagement means due to rupture of the blade wheel 50 during operation. A turbomachine, characterized in that it is designed to be deformable towards the first axial end (32) of the body (31) and radially outward.
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