WO1996013668A1 - Radialverdichter oder radialturbine mit einem leitschaufeln aufweisenden diffusor oder turbinenleitkranz - Google Patents

Radialverdichter oder radialturbine mit einem leitschaufeln aufweisenden diffusor oder turbinenleitkranz Download PDF

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WO1996013668A1
WO1996013668A1 PCT/EP1995/004222 EP9504222W WO9613668A1 WO 1996013668 A1 WO1996013668 A1 WO 1996013668A1 EP 9504222 W EP9504222 W EP 9504222W WO 9613668 A1 WO9613668 A1 WO 9613668A1
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housing
radial
guide vanes
radial compressor
turbine
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PCT/EP1995/004222
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English (en)
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Inventor
Wolfgang Giebmanns
Original Assignee
Bmw Rolls-Royce Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/624—Mounting; Assembling; Disassembling of 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
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the invention relates to a radial compressor or a radial turbine according to the preamble of claim 1 with a diffuser or turbine turbine ring connected downstream of the impeller, which is formed by a housing enclosing the impeller and has guide vanes which are connected to a first housing wall.
  • a diffuser or turbine turbine ring connected downstream of the impeller, which is formed by a housing enclosing the impeller and has guide vanes which are connected to a first housing wall.
  • the two housing walls are connected to one another via the diffuser guide vanes, or this connection via the diffuser guide vanes is at least designed in such a way that it becomes effective in the event of an impeller burst or the like in order to then reliably allow the compressor housing to burst prevent.
  • the cross-sectional area of the guide vane which is significantly larger than that of the screw diameters previously used, can thus be used.
  • connection between the first housing wall or the radial guide ring and the second housing wall thus creates the shroud attached to the guide blades.
  • the connection between the shroud and the guide vanes, as well as between the shroud and the second housing wall can be made in a material, positive or non-positive manner.
  • an integrally cast guide ring consisting of a rear wall, blades and shroud can also be provided.
  • the connection between the cover band and the second housing wall is designed to be form-fitting and in particular a bayonet-type lock.
  • connection between the cover band and the guide vanes is integrally formed, specifically in the form of a welded connection, which can be designed differently, or integrally cast (in particular in the case of heat-resistant and non-weldable materials).
  • a radial compressor diffuser as an integral part can also be produced from a solid semi-finished product using various machining production processes (such as drilling, milling, eroding, etc.). This is easily possible with the so-called "pipe" diffusers, in which cylindrical or conical bores are introduced from the outside at certain angular positions.
  • the invention is explained in more detail on the basis of preferred exemplary embodiments in the form of a radial compressor. It shows
  • FIG. 1 shows a half section through a radial compressor according to the invention
  • FIG. 5 shows a perspective partial view of a first exemplary embodiment of the connection between the cover band and guide vanes
  • Fig. 8 is a comparable view of a fourth embodiment for the connection between the shroud and guide vanes.
  • FIG. 9 shows a representation according to FIG. 1 for another exemplary embodiment
  • Reference number 1 denotes the axis of rotation of a radial compressor, around which the compressor impeller 2 rotates.
  • Impeller 2 of a housing which describes, among other things, the inflow opening 3a and the outflow opening 3b of the radial compressor, the outflow opening 3b being designed as a diffuser, which is also referred to below as reference number "3b".
  • this housing surrounding the impeller 2 consists of a front housing wall 4a and a rear housing wall 4b, which carries radial guide vanes 6 and can therefore also be referred to as a radial guide ring.
  • the two housing walls 4a, 4b are connected to one another, inter alia, via a pin connection 5 designed as a screw connection. The essential function of this pin connection 5 is to fix the two housing walls 4a, 4b against one another.
  • the guide vanes 6 provided in the diffuser 3b which are connected to or worked out of the rear or first housing wall 4b, are likewise connected to one another at their opposite end via a common cover band 7.
  • the first housing wall 4b, together with the guide vanes 6 and the cover band 7, can be a so-called integral part, ie. H. form a component manufactured jointly, for example, in investment casting, but it is also possible to assemble this structural unit from different individual components. Possible connection technologies between the guide vanes 6 and the shroud 7 will be discussed in more detail later.
  • a plurality of hooks 8 are arranged distributed over the circumference. These hooks 8 are dimensioned such that they can be passed between tabs 9 which are distributed over the circumference of the front, second housing wall 4a.
  • the two housing walls 4a, 4b are now moved towards one another according to the arrows in FIG. 2; the pin connection 5 is of course not yet established. If the two housing walls 4a, 4b are then rotated relative to one another after the free ends of the hooks 8 have been passed between the tabs 9, as shown by arrows in FIGS. 2 and 3, a hook 8 engages around an associated tab 9, such as this is shown in FIGS. 1, 3.
  • the rotation of the two walls in FIG. 3 according to the direction of the arrow takes place up to one Position in which the through holes of these two wall parts for the insertion of the screws forming the pin connection 5 are congruent.
  • the compressor housing consisting of the two housing walls 4a, 4b is thus held together by the pin connection 5 designed as a screw connection.
  • This screw-pin connection 5 is of course only made after the two housing walls 4a, 4b as described have been connected to each other like a bayonet lock; this screw-pin connection 5 acts at the same time as an anti-rotation device, which prevents this bayonet-type interlocking connection of the two housing walls 4a, 4b from loosening itself.
  • the screwing forces ensure that the housing wall 4a rests on the cover band 7 of the radial guide ring or on the housing wall 4b provided with the guide vanes 6.
  • these two housing walls 4a, 4b are separated by the impeller fragments flying apart with high energy pushed apart.
  • the hooks 8 act and thus hold the tabs 9 or the front housing wall 4a together with the screws of the pin connection 5 on the housing wall 4b, so that a complete separation of the two containment parts (housing walls 4a, 4b) is excluded .
  • the quality of the described positive connection between the two housing walls 4a, 4b also depends on the quality of the connection between the shroud 7 and the guide blades 6.
  • This connection can be produced cohesively, for example by welding or soldering.
  • the parts to be connected, namely the guide vanes 6 and the shroud 7, can be butted one on top of the other and can be welded through with a soldered or welded seam in the contact surface or from the outside through the overlying component, as shown in FIG. 5 is.
  • the grooves can also be provided on the respective other component, ie on the housing wall 4a.
  • This exemplary embodiment is shown in FIGS. 9 and 10.
  • the hooks 8 are part of the housing wall 4a, while the tabs 9 are machined out of the cover band 7.
  • the hook 8 which is integrally attached to the housing wall comprises the tabs 9 exposed on the cover band 7.
  • the absolutely necessary mutual centering of the housing wall 4a and cover band 7 can no longer take place via the inside diameter of the hook leg as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, Instead, a centering seat 13 is now provided for this, which can be seen in FIG.
  • This centering seat 13 is provided below the through hole for the pin connection 5, which, however, does not exert any constraint in the event of an impeller bursting, but rather permits the movements described accordingly.
  • the radial freedoms are made possible by the components of the so-called hook lock itself, because there is a gap of approximately 1.5 mm between the bottom of the groove 10 and the outer diameter of the tabs 9.
  • This respective axial and radial gap clearance is particularly evident from FIG. 10. It is also remarkable in this exemplary embodiment that each tab 9 and the associated Nete hook 8 is no longer provided in the radial direction above the through hole for the pin connection 5, but in the spaces between two through holes. In this way it is possible to simply attach an additional electron beam welding spot, not shown, to the shroud.
  • the offset position of the hooks 8 / tabs 9 and the pin connections 5 also represents a softer connection, which allows a more even distribution of the load evenly on the circumference to prevent deformation.
  • connection between the two housing walls 4a, 4b via the hooks 8 and tabs 9 can absorb significantly greater forces than conventionally dimensioned pin connections 5.
  • a separation of the two housing walls 4a, 4b in the longitudinal direction of the axis of rotation 1 is thus reliably avoided .
  • the two housing walls 4a, 4b are secured against one another even when the impeller 2 bursts, ie the connection described via the hooks 8 and the tabs 9 represents optimal burst protection.
  • the burst connection is next to the pin connection 5 the much larger area of the guide vanes 6 is available for power transmission.
  • the load-bearing capacity in the event of a burst then depends only on the quality of the joint between the cover band 7 and the guide vanes 6 and between the guide vanes 6 and the rear housing wall 4b.
  • the load-bearing capacity for the burst protection is also determined by the stability of the connection between the hooks 8 and the tabs 9, which due to its design can also be referred to as a bayonet-lock connection.
  • Both this bayonet lock connection and the connections between the cover band 7, the guide vanes 6 and the housing wall 4b can, however, be made significantly more stable than the previously common sole pin connection, which has not had any adverse effects on the aerodynamics - As explained at the beginning - always represented an undesirably large flow obstacle with sufficient mechanical dimensioning.
  • the burst protection device described for the impellers of radial / diagonal compressors or radial / diagonal turbines by means of a bayonet lock thus represents a sensible alternative to the pure screw connections that have been conventionally used up to now represents if, with simultaneous demand for an aerodynamically undisturbed compressor unit, the demand for effective burst protection is to be met.
  • a large number of details, in particular of a constructive nature can be designed quite differently from the exemplary embodiment shown, without departing from the content of the patent claims.

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Abstract

Beschrieben wird ein berstschutz-optimiertes Gehäuse (4a, 4b) eines Radialverdichters, das einen Diffusor mit Leitschaufeln (6) aufweist. Der Radialleitkranz bzw. die mit einer Wand (4b) des Gehäuses verbundenen Leitschaufeln (6) tragen ein Deckband (7), das mit der zweiten Wand (4a) des Gehäuses formschlüssig verbunden ist. Inbesondere ist diese formschlüssige Verbindung bajonettverschlußartig ausgebildet, d.h. Haken (8) am Deckband (7) umgreifen nach Gegeneinander-Verdrehen der beiden Gehäusewände Laschen (9) an der anderen Gehäusewand (4a). Vorgestellt werden ferner verschiedene Schweißverbindungen zwischen dem Deckband sowie den Leitschaufeln.

Description

Radialverdichter oder Radialturbine mit einem Leitschaufeln aufweisenden Diffusor oder Turbinenleitkranz
Die Erfindung betrifft einen Radialverdichter oder eine Radialturbine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem dem Laufrad nachgeschalteten Diffusor bzw. vorgeschalteten Turbinenleitkranz, der durch ein das Laufrad einschließendes Gehäuse gebildet wird und Leitschaufeln aufweist, die mit einer ersten Gehäusewand verbunden sind. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 35 37 587 A1 verwiesen; dabei soll an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß unter den Begriff des Radialverdichters auch die als Diagonalverdichter bezeichneten Strö¬ mungsmaschinen, bei denen das strömende Fluid zumindest anteilig eine Radialkomponente besitzt, fallen sollen. Gleiches gilt bezüglich Radialturbi- nen, bei denen ein mit Leitschaufeln bestückter Leitkranz dem Turbinen¬ laufrad vorgeschaltet ist.
Die folgende Beschreibung beschränkt sich auf Radialverdichter, da diese wegen der hohen Empfindlichkeit auf Strömungsstörungen aerodynamisch anspruchsvollere Problemlösungen verlangen, ist jedoch in gleicher Weise auf Radialturbinen übertragbar. Bei üblichen Radialverdichtern mit Leit¬ schaufeln aufweisenden Diffusoren sind diese Schaufeln mit einer der bei¬ den Wände des das Laufrad einschließenden Gehäuses verbunden, wäh¬ rend die andere Wand des zugleich den Diffusor bildenden Gehäuses mit der erstgenannten Gehäusewand verschraubt ist. Üblicherweise handelt es sich bei der ersten/erstgenannten Gehäusewand um den sog. Radialleit¬ kranz, d. h. um ein einstückiges, die Leitschaufeln aufweisendes Bauteil, dessen im wesentlichen scheibenförmige Rückwand die hier sog. erste Ge¬ häusewand bildet.
Die Schraubverbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen durchdringt jedoch den Diffusor und stellt somit ein unerwünschtes Strömungshindernis dar, dessen Querschnitt möglichst gering gehalten werden soll. Andererseits müssen diese Verbindungsschrauben der beiden Gehäusewände relativ massiv ausgebildet sein, um auch im Falle eines Laufradplatzers sicherzu¬ stellen, daß keine Laufradbruchstücke aus dem Gehäuse austreten können. Diese hohe Sicherheitsanforderung besteht u. a. für Verdichter- und Turbi¬ nenlaufräder, die an Fluggasturbinen angeordnet sind. Diese Laufräder müssen daher von sog. Containments umgeben sein, die in der Lage sind, auch im Falle eines Laufradplatzers bei Höchstdrehzahl alle Bruchstücke so abzufangen, daß Folgeschäden nicht entstehen. Besondere Maßnahmen sind hierzu bei Verdichter- und Turbinenlaufrädern in radialer oder diagona¬ ler Bauform erforderlich, da anders als bei axialen Laufrädern, bei denen in den meisten Fällen eine das Laufrad umgebende Ringstruktur genügt, aus Montagegründen der umgebende Panzer üblicherweise nicht einteilig aus¬ geführt sein kann. So stellt sich bei einem Radialverdichter die Aufgabe, das Verdichtergehäuse und die zum Radialleitkranz gehörende Rückwand so miteinander zu verbinden, daß im normalen Betrieb die Strömung durch den Radialleitkranz so wenig als möglich gestört und im Schadensfalle ein Auseinanderbrechen dieser beiden Teile vermieden wird. Wie bereits er¬ wähnt, kommen als übliche Verbindungselemente Schrauben zum Einsatz, wobei jedoch die Design-Anforderung eines optimalen Berstschutzes mit einem möglichst großen Verbindungsschrauben-Durchmesser, d. h. einer möglichst großen tragenden Querschnittsfläche, den aerodynamischen An- f orderungen widerspricht.
Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer gegenüber dem bekannten Stand der Technik die Berstschutzsicherheit wesentlich gesteigert werden kann, ohne aerodynamische Nachteile in Kauf nehmen zu müssen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Leitschaufeln des Dif- fusors bzw. Turbinenleitkranzes mit einem Deckband verbunden sind, das mit der zweiten Wand des Gehäuses verbunden ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß sind die beiden Gehäusewände über die Diffusor-Leit- schaufeln miteinander verbunden, bzw. diese Verbindung über die Diffusor- Leitschaufeln ist zumindest so ausgebildet, daß sie bei einem Laufradplatzer oder dgl. wirksam wird, um dann ein Bersten des Verdichtergehäuses zuver- lässig zu verhindern. Als kraftübertragende Fläche kann somit die gegenüber den bislang üblichen Schraubendurchmessern deutlich größere Leitschaufel-Querschnittsfläche herangezogen werden.
Die Verbindung zwischen der ersten Gehäusewand bzw. dem Radialleit- kränz und der zweiten Gehäusewand stellt somit das auf den Leitschaufeln angebrachte Deckband her. Dabei kann die Verbindung sowohl zwischen dem Deckband und den Leitschaufeln, als auch zwischen dem Deckband und der zweiten Gehäusewand stoffschlüssig, formschlüssig oder kraft¬ schlüssig ausgebildet sein. In vielen Fällen, so insbesondere bei Turbinen- leitkränzen, kann auch ein integral gegossener Leitkranz, bestehend aus Rückwand, Schaufeln und Deckband vorgesehen sein. In einer bevorzug¬ ten, insbesondere im Hinblick auf die Montage optimierten Ausführungsform der Erfindung ist die Verbindung zwischen dem Deckband sowie der zweiten Gehäusewand formschlüssig und insbesondere bajonettverschlußartig aus- gebildet. Die Verbindung zwischen dem Deckband sowie den Leitschaufeln hingegen ist in einer bevorzugten Ausführungsform stoffschlüssig, und zwar in Form einer Schweißverbindung, die unterschiedlich gestaltet sein kann, oder integral gegossen (insbesondere bei hochwarmfesten sowie nicht schweißbaren Werkstoffen), ausgebildet. Dabei kann in Sonderfällen ein Radialverdichter-Diffusor als Integralteil auch über verschiedene zerspa¬ nende Fertigungsverfahren (wie Bohren, Fräsen, Erodieren, u. a.) aus einem massiven Halbzeug hergestellt werden. Dies ist einfach möglich bei den sog. "Pipe"-Diffusoren, bei denen zylindrische oder konische Bohrungen unter bestimmten Winkellagen von außen eingebracht werden. Näher erläutert wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbei¬ spiele in Form eines Radialverdichters. Dabei zeigt
Fig. 1 einen Halbschnitt durch einen erfindungsgemäßen Radialver¬ dichter,
Fig. 2 in einer Prinzipskizze eine perspektivische Teilansicht der bei¬ den Wände des Radialverdichter-Gehäuses im auseinander¬ gebauten Zustand,
Fig. 3 eine vergleichbare Ansicht, wenn die Wände zum Gehäuse zusammengebaut werden,
Fig. 4 das Detail X aus Fig. 1 ,
Fig. 5 eine perspektivische Teilansicht auf ein erstes Ausführungs¬ beispiel für die Verbindung zwischen Deckband und Leitschau¬ feln,
Fig. 6 eine vergleichbare Ansicht auf ein zweites Ausführungsbei¬ spiel,
Fig. 7 eine vergleichbare Ansicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 eine vergleichbare Ansicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel für die Verbindung zwischen Deckband und Leitschaufeln.
Fig. 9 eine Darstellung gemäß Fig. 1 für ein anderes Ausführungsbei¬ spiel, sowie
Fig. 10 die Teilansicht X aus Fig. 9.
Mit der Bezugsziffer 1 ist die Rotationsachse eines Radialverdichters be- zeichnet, um welche das Verdichter-Laufrad 2 rotiert. Umgeben wird dieses Laufrad 2 von einem Gehäuse, das u. a. die Einströmöffnung 3a sowie die Ausströmöffnung 3b des Radialverdichters beschreibt, wobei die Aus¬ strömöffnung 3b als Diffusor ausgebildet ist, der im folgenden ebenfalls un¬ ter der Bezugsziffer "3b" geführt wird. Im wesentlichen besteht dieses das Laufrad 2 umgebende Gehäuse aus einer vorderen Gehäusewand 4a sowie einer hinteren Gehäusewand 4b, die Radial-Leitschaufeln 6 trägt und daher auch als Radialleitkranz bezeichnet werden kann. Miteinander verbunden sind die beiden Gehäusewände 4a, 4b u. a. über eine als Schrauben-Ver¬ bindung ausgebildete Stift-Verbindung 5. Wesentliche Funktion dieser Stift- Verbindung 5 ist es, die beiden Gehäusewände 4a, 4b gegeneinander zu fixieren.
Die im Diffusor 3b vorgesehenen Leitschaufeln 6, die mit der hinteren bzw. ersten Gehäusewand 4b verbunden bzw. aus dieser herausgearbeitet sind, sind an ihrem gegenüberliegenden Ende über ein gemeinsames Deckband 7 ebenfalls miteinander verbunden. Dabei kann die erste Gehäusewand 4b zusammen mit den Leitschaufeln 6 sowie dem Deckband 7 ein sog. Inte¬ gralteil, d. h. ein beispielsweise in Feinguß gemeinsam gefertigtes Bauteil bilden, es ist jedoch auch möglich, diese Baueinheit aus verschiedenen Einzelkomponenten zusammenzusetzen. Auf mögliche Verbindungstechni¬ ken zwischen den Leitschaufeln 6 sowie dem Deckband 7 wird an späterer Stelle noch näher eingegangen.
Am hier vorgesehenen Deckband 7 sind über den Umfang verteilt mehrere Haken 8 angeordnet. Diese Haken 8 sind derart bemessen, daß sie zwi¬ schen Laschen 9, die über dem Umfang der vorderen, zweiten Gehäuse¬ wand 4a verteilt angeordnet sind, hindurchführbar sind. Bei der Montage des Verdichters werden nun die beiden Gehäusewände 4a, 4b gemäß den Pfeilen in Fig. 2 aufeinander zubewegt; dabei ist selbstverständlich die Stift- Verbindung 5 noch nicht hergestellt. Werden anschließend nach einem Hin¬ durchführen der freien Enden der Haken 8 zwischen den Laschen 9 die beiden Gehäusewände 4a, 4b - wie in Fig. 2 und 3 durch Pfeile dargestellt - gegeneinander verdreht, so umgreift jeweils ein Haken 8 eine zugeordnete Lasche 9, wie dies die Fig. 1 , 3 zeigen. Dabei erfolgt die in Fig. 3 gemäß Pfeilrichtung auszuführende Verdrehung der beiden Wände bis zu einer Position, in der die Durchgangsbohrungen dieser beiden Wandteile zum Einführen der die Stift-Verbindung 5 bildenden Schrauben deckungsgleich übreinanderliegen.
Bezüglich der geometrischen Abmessungen der Haken 8 sowie der Laschen 9 empfiehlt es sich, die Haken 8 sowie die Laschen 9 in ihrer Breite derart zu bemessen, daß sie sich im wesentlichen überdecken. Da nunmehr jeweils ein Haken 8 eine Lasche 9 umgreift und da die Haken 8 über das Deckband 7 sowie die Leitschaufeln 6 an der hinteren Gehäusewand 4b befestigt sind, während die Laschen 9 an der vorderen Gehäusewand 4 vorgesehen sind, sind in diesem in Fig. 1 gezeigten Stadium über das Deckband 7 mit den Haken 8 die beiden Gehäusewände 4a, 4b bajonettverschlußartig mitein¬ ander verbunden. Dabei ist diese Verbindung jedoch nur für den Notfall vorgesehen, d. h. diese Verbindung dient als Berstschutz. Die durch die Ha- ken 8 gebildete Nut 10, in die jeweils eine Lasche 9 eingreift, darf nicht zu eng bemessen sein. Vielmehr muß gewährleistet sein, daß sich die Lasche 9 leicht in der Nut 10 verschieben läßt, um die beschriebene Montage einfach durchführen zu können. Daher ist - wie Fig. 4 als Einzelheit X aus Fig. 1 zeigt - die Nut 10 geringfügig breiter ausgebildet als jede Lasche 9.
Für den Normalbetrieb des Verdichters zusamengehalten wird das aus den beiden Gehäusewänden 4a, 4b bestehende Verdichtergehäuse somit durch die als Schraubenverbindung ausgebildete Stift-Verbindung 5. Diese Schrauben-Stift-Verbindung 5 wird selbstverständlich erst hergestellt, nach- dem die beiden Gehäusewände 4a, 4b wie beschrieben bajonettverschlu߬ artig miteinander verbunden worden sind; dabei wirkt diese Schrauben-Stift- Verbindung 5 gleichzeitig als Verdrehsicherung, die verhindert, daß sich diese bajonettverschlußartige formschlüssige Verbindung der beiden Ge¬ häusewände 4a, 4b selbsttätig löst.
Wie bereits erwähnt, wird somit über die Schraubenkräfte das Anliegen der Gehäusewand 4a auf dem Deckband 7 des Radialleitkranzes bzw. auf der mit den Leitschaufeln 6 versehenen Gehäusewand 4b sichergestellt. Im Falle eines Laufradplatzens werden diese beiden Gehäusewände 4a, 4b durch die mit hoher Energie auseinanderfliegenden Laufradbruchstücke auseinandergedrückt. Unter dieser schlagartigen Belastung werden zu¬ nächst nur die Schrauben der Stiftverbindungen 5 gestreckt, bis das be¬ schriebene Spielmaß in der Nut 10 überbrückt ist. Dann wirken die Haken 8 und halten somit die Laschen 9 bzw. die vordere Gehäusewand 4a ge- meinsam mit den Schrauben der Stiftverbindung 5 an der Gehäusewand 4b fest, so daß ein vollständiges Auseinanderrücken der beiden Contain¬ mentteile (Gehäusewände 4a, 4b) ausgeschlossen ist.
Selbstverständlich hängt die Qualität der beschriebenen formschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Gehäusewänden 4a, 4b auch von der Qualität der Verbindung zwischen dem Deckband 7 und den Leitschaufeln 6 ab. Diese Verbindung kann stoffschlüssig beispielsweise durch Schweißen oder auch Löten erzeugt werden. Dabei können die miteinander zu verbin¬ denden Teile, nämlich die Leitschaufeln 6 sowie das Deckband 7 stumpf aufeinandergesetzt sein und mit einer Löt- oder Schweißnaht in der Be¬ rührfläche oder von außen durch das aufliegende Bauteil durchgeschweißt werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Es ist aber auch möglich, gemäß der Darstellung in Fig. 6 im Deckband 7 Nuten 11 vorzusehen, die durch Auftragschweißen ausgefüllt werden. Hiermit entsteht eine auf Zug und Scherung belastete stoffschlüssige Verbindung mit einem zusätzlichen Formschluß durch den aufgetragenen Schweißzusatzstoff. Schließlich ist es möglich, gemäß den Darstellungen in den Fig. 7, 8 eine ineinandergesteckte Nut- und Federverbindung zwischen den Leitschaufeln 6 sowie dem Deckband 7 herzustellen, wobei in jede Nut 11 im Deckband 7 eine sog. Feder 12, die Bestandteil der Leitschaufel 6 ist, hineinragt. Gesi¬ chert werden die Schaufeln 6 am Deckband 7 dabei abermals durch eine Kehl- oder I-Schweißnaht bzw. durch Auftragsschweißung, so daß man abermals eine auf Scherung belastete stoffschlüssige Verbindung mit einem zusätzlichen Formschluß durch die zu fügenden Teile erhält.
Die somit geschaffene großflächige Kräfteübertragung zwischen den Leit¬ schaufeln 6 sowie dem Deckband 7 muß sich nun im Montagebereich zwi¬ schen Deckband 7 sowie der vorderen Gehäusewand 4a fortsetzen. Auch hier gibt es grundsätzlich die Möglichkeit von kraft-, stoff- oder form- schlüssigen Verbindungen; dabei ist im hier beschriebenen Ausführungsbei- spiel eine formschlüssige, bajonettverschlußartig ausgebildete Haken- schloß-Verbindung realisiert. Wie bereits erläutert, werden hier ähnlich einem Bajonett-Verschluß durch Drehung um die Rotationsachse 2 die großflächigen Laschen 9 der vorderen Gehäusewand 4a in die durch die Haken 8 des Deckbandes 7 gebildeten Nuten 10 geschoben, wobei - wie ebenfalls bereits erläutert - zur Montage zwischen den Laschen 9 Freiräume vorgesehen müssen, um die Haken 8 hindurchschieben zu können. Mit dieser bajonettverschlußartigen Hakenschloßlösung ist somit zwar nur eine Flächenüberdeckung von etwas weniger als 50 % möglich, doch kann auch diese Flächenabdeckung in Abhängigkeit von den jeweiligen Abmessungen sowie der Formgebung wiederum ein Vielfaches von den Querschnitten der Leitschaufeln 6 sein. Dabei können die Haken 8 sowie die Laschen 9 selbstverständlich auch anderweitig ausgebildet sein, so können beispielsweise die Nuten 10, die im gezeigten Ausführungsbeispiel nach innen hin offen sind, auch nach außen geöffnet sein.
Auch können die Nuten bei entsprechender Gestaltung am jeweils anderen Bauteil, d. h. an der Gehäusewand 4a vorgesehen sein. Dieses Ausfüh¬ rungsbeispiel ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Dabei sind die Haken 8 Bestandteil der Gehäusewand 4a, während die Laschen 9 aus dem Deck¬ band 7 herausgearbeitet sind. Hierbei umfaßt der an der Gehäusewand in¬ tegral aufgesetzte Haken 8 die am Deckband 7 freigelegten Laschen 9. Die unbedingt erforderliche gegenseitige Zentrierung von Gehäusewand 4a und Deckband 7 kann nun allerdings nicht mehr über den Innendurchmesser des Hakenschenkels wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erfolgen, sondern hierfür ist nun ein Zentriersitz 13 vorgesehen, der aus Fig.10 ersichtlich ist. Dieser Zentriersitz 13 ist unterhalb der Durchgangsbohrung für die Stift- Verbindung 5 vorgesehen, der aber im Falle eines Laufradplatzens keine Zwäng ausübt, sondern die beschriebenen Bewegungen entsprechend zu- läßt. Bis zu einem gewünschten Grade werden die radialen Freiheiten durch die Komponenten des sog. Hakenschlosses selbst ermöglicht, denn zwi¬ schen dem Grund der Nut 10 sowie dem Außendurchmesser der Laschen 9 besteht jeweils ein Spalt von ca. 1,5 mm. Dieses jeweilige axiale und radiale Spaltspiel wird besonders aus Fig. 10 ersichtlich. Bemerkenswert ist an die- sem Ausführungsbeispiel außerdem, daß jede Lasche 9 sowie der zugeord- nete Haken 8 in radialer Richtung nicht mehr oberhalb der Durchgangsboh¬ rung für die Stift-Verbindung 5 vorgesehen ist, sondern in den Freiräumen zwischen zwei Durchgangsbohrungen. Auf diese Weise ist es möglich, ein¬ fach einen zusätzlichen nicht gezeigten Elektronenstrahl-Schweißpunkt am Deckband anzubringen. Die versetzte Lage von den Haken 8/Laschen 9 sowie den Stift-Verbindungen 5 stellt ferner eine weichere Verbindung dar, die wenige verformungsbehindernd eine auf dem Umfang gleichmäßigere Belastungsvereilung ermöglicht.
In sämtlichen Ausführungsbeispielen vermag die Verbindung zwischen den beiden Gehäusewänden 4a, 4b über die Haken 8 und Laschen 9 deutlich größere Kräfte aufzunehmen, als üblich dimensionierte Stift-Verbindungen 5. Eine Trennung der beiden Gehäusewände 4a, 4b in Längsrichtung der Rotationsachse 1 wird somit sicher vermieden. Insbesondere sind die beiden Gehäusewände 4a, 4b auch bei einem Bersten des Laufrades 2 gegenein¬ ander gesichert, d. h. die beschriebene Verbindung über die Haken 8 sowie die Laschen 9 stellt einen optimalen Berstschutz dar. Im Falle eines Laufradplatzers steht als Berstschutz neben der Stift-Verbindung 5 die um ein Vielfaches größere Fläche der Leitschaufeln 6 zur Kraftübertragung zur Verfügung. Die Tragfähigkeit für den Berstfall ist dann lediglich von der Qualität der Fügeverbindung zwischen dem Deckband 7 sowie den Leit¬ schaufeln 6 sowie zwischen den Leitschaufeln 6 und der hinteren Gehäu¬ sewand 4b abhängig. Bestimmt wird die Tragfähigkeit für den Berstschutz ferner von der Stabilität der Verbindung zwischen den Haken 8 sowie den Laschen 9, die aufgrund ihrer Gestaltung auch als Bajonettverschluß-Ver¬ bindung bezeichnet werden kann. Sowohl diese Bajonettverschluß-Verbin¬ dung, als auch die Verbindungen zwischen dem Deckband 7, den Leitschau¬ feln 6 sowie der Gehäusewand 4b können aber ohne störende Beeinflus¬ sung der Aerodynamik deutlich stabiler ausgeführt werden, als die bislang übliche alleinige Stift-Verbindung, welche - wie eingangs erläutert - bei einer ausreichenden mechanischen Dimensionierung stets ein unerwünscht großes Strömungshindernis darstellte. Somit stellt die beschriebene Berst¬ schutzvorrichtung für die Laufräder von Radial-/Diagonalverdichtern oder Radial-/Diagonalturbinen mittels Bajonettverschluß eine sinnvolle Alternative zu den bisher üblicherweise eingesetzten reinen Schrauben-Verbindungen dar, wenn bei gleichzeitiger Forderung nach aerodynamisch ungestörter Verdichtereinheit die Forderung nach einem effektiven Berstschutz zu erfül¬ len ist. Selbstverständlich können eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Radialverdichter oder Radialturbine mit einem dem Laufrad (2) nach- geschalteten Diffusor (3b) oder vorgeschalteten Turbinenleitkranz, der durch ein das Laufrad (2) einschließendes Gehäuse gebildet wird und Leitschaufeln (6) aufweist, die mit einer ersten Gehäusewand (4b) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (6) mit einem Deck- band (7) versehen sind, das mit einer zweiten Wand (4a) des Gehäu¬ ses verbunden ist.
2. Radialverdichter oder -turbine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Deckband mit der zweiten Gehäu- sewand formschlüssig verbunden ist.
3. Radialverdichter oder -turbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Verbindung zwi¬ schen dem Deckband (7) und der zweiten Gehäuse-Wand (4a) bajo- nettverschlußartig ausgebildet ist.
4. Radialverdichter oder -turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Gehäusewände (4a) über deren Umfang verteilt mehrere Laschen (9) aufweist, zwischen denen Haken (8), die über dem Umfang des mit der anderen Gehäu- sewand (4b) über die Leitschaufeln (6) verbundenen Deckbandes (7) verteilt angeordnet sind, hindurchführbar sind, wonach durch Ge- geneinander-Verdrehen der beiden Gehäusewände (4a, 4b) jeweils ein Haken (8) eine Lasche (9) umgreift.
5. Radialverdichter oder -turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Gehäusewände (4a) über deren Umfang verteilt mehrere Haken (8) aufweist, zwischen denen Laschen (9), die über dem Umfang des mit der anderen Ge- häusewand (4b) über die Leitschaufeln (6) verbundenen Deckbandes
(7) verteilt angeordnet sind, hindurchführbar sind, wonach durch Gegeneinander-Verdrehen der beiden Gehäusewände (4a, 4b) je¬ weils ein Haken (8) eine Lasche (9) umgreift.
6. Radialverdichter oder -turbine nach einem der vorangegangenen An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäusewände (4a, 4b) durch mehrere die Leitschaufeln (6) durchdringende Stifte (Stift-Ver¬ bindung 5) miteinander verbunden sind.
7. Radialverdichter oder -turbine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stift-Verbindung (5) als Schrauben- Verbindung ausgebildet ist.
8 Radialverdichter oder -turbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckband mit den Leitschaufeln stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig ver¬ bunden ist.
9 Radialverdichter oder -turbine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckband (7) mit den Leitschaufeln (6) als Integralteil zusammenhängend ausgebildet ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013514492A (ja) * 2009-12-16 2013-04-25 ボーグワーナー インコーポレーテッド 排気ガスターボ過給機
JP2013531187A (ja) * 2010-07-19 2013-08-01 キャメロン インターナショナル コーポレイション 確動ロックを伴う取外し可能な羽根を有するディフューザ
DE102015203171A1 (de) * 2015-02-23 2016-08-25 Ford Global Technologies, Llc Abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine umfassend einen Radialverdichter mit im Diffusor angeordneter Leiteinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004031986B4 (de) * 2004-07-01 2015-05-28 Volkswagen Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
US7871243B2 (en) 2007-06-05 2011-01-18 Honeywell International Inc. Augmented vaneless diffuser containment
FR2927950B1 (fr) * 2008-02-27 2011-12-23 Snecma Ensemble diffuseur-redresseur pour une turbomachine
FR2927949B1 (fr) * 2008-02-27 2010-03-26 Snecma Diffuseur de turbomachine comportant des voiles annulaires echancres
CN102575688B (zh) 2009-07-19 2015-11-25 卡梅伦国际公司 离心式压缩机扩压器
DE102009035573A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-10 Man Diesel & Turbo Se Radialkompressor und Verfahren zum Herstellen eines Radialkompressors
DE102009057742A1 (de) * 2009-12-10 2011-06-16 Daimler Ag Turbine für eine Aufladeeinrichtung sowie Verfahren zur Montage einer solchen Turbine
US8602728B2 (en) 2010-02-05 2013-12-10 Cameron International Corporation Centrifugal compressor diffuser vanelet
US8616836B2 (en) 2010-07-19 2013-12-31 Cameron International Corporation Diffuser using detachable vanes
DE102011005025A1 (de) 2011-03-03 2012-09-06 Siemens Aktiengesellschaft Resonatorschalldämpfer für eine radiale Strömungsmaschine, insbesondere für einen Radialverdichter
DE102012202707B3 (de) 2012-02-22 2013-03-07 Siemens Aktiengesellschaft Laufradseitenräume mit Resonatoren bei radialen Strömungsmaschinen
GB2513666B (en) * 2013-05-03 2015-07-15 Dyson Technology Ltd Compressor
WO2016057010A1 (en) * 2014-10-06 2016-04-14 Siemens Energy, Inc. Casing component with bayonet clamping ring to connect to a combustor in a gas turbine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2042550A (en) * 1935-07-19 1936-06-02 Gen Electric Supercharger for internal combustion engines
US2157002A (en) * 1938-05-07 1939-05-02 Gen Electric Diffuser for centrifugal compressors
US2362514A (en) * 1941-06-03 1944-11-14 Gen Electric Centrifugal compressor
US2377740A (en) * 1944-03-31 1945-06-05 Gen Electric Centrifugal compressor
DE3537587A1 (de) * 1985-10-31 1987-04-23 Proizv Ob Nevskij Z Im V I Radialverdichter
EP0289140A2 (de) * 1987-04-29 1988-11-02 General Motors Corporation Zentrifugalverdichter mit aerodynamisch variabler Diffusorgeometrie

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1479332A (en) * 1974-11-06 1977-07-13 Rolls Royce Means for retaining blades to a disc or like structure
EP0034915A1 (de) * 1980-02-22 1981-09-02 Holset Engineering Company Limited Radial nach innen durchströmte Turbinen
DE3827680A1 (de) * 1988-08-16 1990-02-22 Mtu Muenchen Gmbh Einrichtung zur befestigung eines aus titan gefertigten leitgitters eines axialverdichters an einem aus einem faserverstaerkten kunststoff gefertigten verdichtergehaeuse
DE4217163C1 (de) * 1992-05-23 1993-03-04 Ksb Aktiengesellschaft, 6710 Frankenthal, De

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2042550A (en) * 1935-07-19 1936-06-02 Gen Electric Supercharger for internal combustion engines
US2157002A (en) * 1938-05-07 1939-05-02 Gen Electric Diffuser for centrifugal compressors
US2362514A (en) * 1941-06-03 1944-11-14 Gen Electric Centrifugal compressor
US2377740A (en) * 1944-03-31 1945-06-05 Gen Electric Centrifugal compressor
DE3537587A1 (de) * 1985-10-31 1987-04-23 Proizv Ob Nevskij Z Im V I Radialverdichter
EP0289140A2 (de) * 1987-04-29 1988-11-02 General Motors Corporation Zentrifugalverdichter mit aerodynamisch variabler Diffusorgeometrie

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013514492A (ja) * 2009-12-16 2013-04-25 ボーグワーナー インコーポレーテッド 排気ガスターボ過給機
JP2013531187A (ja) * 2010-07-19 2013-08-01 キャメロン インターナショナル コーポレイション 確動ロックを伴う取外し可能な羽根を有するディフューザ
DE102015203171A1 (de) * 2015-02-23 2016-08-25 Ford Global Technologies, Llc Abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine umfassend einen Radialverdichter mit im Diffusor angeordneter Leiteinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
US10006356B2 (en) 2015-02-23 2018-06-26 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas-turbocharged internal combustion engine comprising a radial compressor with guide device arranged in the diffuser, and method for operating an internal combustion engine of said type

Also Published As

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DE4438611A1 (de) 1996-05-02
DE4438611C2 (de) 1998-02-19

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