專利名稱：用于離心式壓縮機(jī)的破裂保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于廢氣渦輪增壓器的離心式壓縮機(jī)的破裂保護(hù)裝置，其通過(guò)權(quán)利要求1的前序部分的特征進(jìn)行描述，本發(fā)明還涉及一種具有這種破裂保護(hù)裝置的離心式壓縮機(jī)和廢氣渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
在廢氣渦輪增壓器中使用離心式渦輪增壓器，該離心式渦輪增壓器以高的圓周速度旋轉(zhuǎn)。由此在構(gòu)件中存儲(chǔ)了高的動(dòng)能。隨著對(duì)廢氣渦輪增壓器壓縮比方面的要求越來(lái)越高，由于巨大的離心力，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子破裂的危險(xiǎn)也增加了。為了既不使人員又不使物質(zhì)資產(chǎn)受威脅，要求在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子破裂時(shí)沒有具有巨大的動(dòng)能的碎片通過(guò)包圍轉(zhuǎn)子的殼體到達(dá)外面。
WO 02/090722 A1描述了一種用于渦輪增壓器的離心式壓縮機(jī)的破裂保護(hù)裝置，其中該壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子由殼體部件包圍，殼體部件能夠吸收存儲(chǔ)在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子中的能量。阻止碎片從壓縮機(jī)殼體中出來(lái)被稱為“封閉”。在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子破裂時(shí)，包圍壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的殼體部件、特別是壓縮機(jī)的界定流動(dòng)通道的嵌件壁碎裂成至少兩個(gè)部分。一個(gè)在從軸向到徑向的流動(dòng)轉(zhuǎn)向區(qū)域中的徑向部分以及一個(gè)軸向環(huán)，該軸向環(huán)包圍壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子上游的流入?yún)^(qū)域。能量的大部分通過(guò)徑向作用在嵌件壁上的力降低。但是在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子破裂時(shí)產(chǎn)生軸向力。軸向力可能導(dǎo)致壓縮機(jī)殼體部分沿著壓縮機(jī)入口的方向軸向移動(dòng)。為了避免不允許的移動(dòng)，一般使用軸向作用的螺紋件或者形狀配合連接件。由WO 02/090722公開的破裂保護(hù)裝置具有制動(dòng)件，其作用在軸向移動(dòng)的殼體部件上并將其制動(dòng)。在此將嵌件壁在壓縮機(jī)殼體隔板的一個(gè)肋或者同時(shí)在多個(gè)肋上進(jìn)行制動(dòng)。
因?yàn)樵趥κ录械淖饔昧Σ荒芫_地獲知，因此對(duì)作用在構(gòu)件上并將其在軸向進(jìn)行抑制的制動(dòng)件正確的尺寸設(shè)計(jì)并不是簡(jiǎn)單的任務(wù)。如果構(gòu)件的尺寸過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生不能控制的過(guò)大的力。相反如果其尺寸過(guò)小，那么抑制作用就不足以防止各個(gè)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子件在軸向上從殼體中出來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容
在此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于廢氣渦輪增壓器的離心式壓縮機(jī)的破裂保護(hù)裝置，使用該破裂保護(hù)裝置即使在不能精確獲知作用力的情況下也能把壓縮機(jī)殼體部件的軸向移動(dòng)限制在一個(gè)確定的結(jié)構(gòu)空間內(nèi)。
該任務(wù)通過(guò)按權(quán)利要求1所述特征的渦輪增壓器的離心式壓縮機(jī)的破裂保護(hù)裝置來(lái)解決。
按照本發(fā)明，該目的由此實(shí)現(xiàn)，使兩個(gè)或者多個(gè)抑制措施依次、也就是在時(shí)間上和空間上分開起作用。由此逐級(jí)地降低能量，并同時(shí)避免作用力上升到不能控制的高水平。
如果克服了第一抑制件，那么從殘余嵌件壁分開的軸向環(huán)沿著軸向從渦輪軸移出，直到第二抑制件起作用。
移動(dòng)的嵌件壁在第一抑制件作用后并且在第二抑制件作用前對(duì)于軸向移動(dòng)保留足夠的位置。由此在壓縮機(jī)殼體內(nèi)部存在足夠的位置來(lái)降低破裂的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)能。
在必要時(shí)，可以使第三或者其它抑制件起作用。按本發(fā)明的具有離心式壓縮機(jī)的渦輪增壓器在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子破裂時(shí)對(duì)于在渦輪增壓器旁逗留的人員以及附近的設(shè)備只產(chǎn)生較小的危險(xiǎn)，其中該離心式渦輪增壓器具有上述按本發(fā)明的破裂保護(hù)裝置。
其它的優(yōu)點(diǎn)在從屬權(quán)利要求中獲得。


下面根據(jù)附圖來(lái)詳細(xì)描述按本發(fā)明的破裂保護(hù)裝置。
附圖示出圖1示出了具有按本發(fā)明的破裂保護(hù)裝置的廢氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)殼體的剖面圖；圖2示出了按圖1的按本發(fā)明的破裂保護(hù)裝置的抑制裝置的放大示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了廢氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)的剖面圖。待壓縮的空氣的流動(dòng)過(guò)程在圖中用箭頭示出。術(shù)語(yǔ)上游和下游是相對(duì)于該流動(dòng)過(guò)程的。虛線示出的是設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸線A上的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子60，其由不同的殼體部件包圍。術(shù)語(yǔ)徑向、軸向和同軸是相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線A的。嵌件壁10緊靠流動(dòng)通道40的徑向外側(cè)設(shè)置，其中該流動(dòng)通道40在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子上并通過(guò)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)引。嵌件壁10徑向向外界定了流動(dòng)通道，并且根據(jù)嵌件壁固定在外部殼體部件上的形式從壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子60的上游一直越過(guò)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子一直導(dǎo)引進(jìn)入擴(kuò)壓器的區(qū)域中，該擴(kuò)壓器設(shè)置在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的下游。在嵌件壁的徑向外側(cè)設(shè)置了一個(gè)外部壓縮機(jī)殼體壁20，例如過(guò)濾消聲器50或者用于輸入待壓縮的空氣的進(jìn)氣支管通過(guò)該外部壓縮機(jī)殼體壁固定在壓縮機(jī)殼體上。外壁20在擴(kuò)壓器的范圍內(nèi)直接或者通過(guò)其它殼體部件與嵌件壁10連接。
按本發(fā)明的破裂保護(hù)裝置在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子60破裂時(shí)使在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子區(qū)域內(nèi)分離的嵌件壁在軸向上制動(dòng)，并由此避免從壓縮機(jī)殼體中軸向向外散出。為此在嵌件壁上設(shè)置了一個(gè)徑向向外突出的同軸布置的抑制凸起11，其在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子破裂時(shí)與制動(dòng)件相互作用。制動(dòng)件是設(shè)有中央孔的環(huán)形抑制件31和21。第一抑制件31固定在設(shè)置在嵌件壁10和外壁20之間的隔板30上。第一抑制件31在按圖1的實(shí)施例中與嵌件壁的抑制凸起直接接觸，從而在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子破裂時(shí)嵌件壁馬上第一次在其軸向運(yùn)動(dòng)上進(jìn)行制動(dòng)。抑制凸起和抑制件可以與凸緣或者相互漲緊的楔面連接或者甚至通過(guò)螺紋件相互連接。作為替代方案在抑制凸起和第一抑制件31之間還存在微小的軸向距離。在這種情況下，破裂保護(hù)裝置的第一制動(dòng)級(jí)只有在嵌件壁已經(jīng)在軸向上移動(dòng)后才起作用。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，通常會(huì)導(dǎo)致嵌件壁上述的破裂的對(duì)嵌件壁的第一次沖擊不直接作用在制動(dòng)裝置上并不會(huì)直接導(dǎo)致第一抑制件31的損壞。
第二抑制件21相對(duì)于第一抑制件31軸向偏置布置。第二抑制件包括一個(gè)同軸設(shè)置的環(huán)繞的具有一個(gè)中央孔的環(huán)。該環(huán)繞的環(huán)是支承壁22的徑向內(nèi)邊界，支承壁固定在外壁20上。支承壁為了起附加的加強(qiáng)作用可以構(gòu)造成波浪形的，如在圖1中所示。
抑制凸起11和抑制件21和31的相對(duì)尺寸根據(jù)圖2中的示意圖來(lái)解釋。抑制凸起的最大外徑為R11。最大外徑R11表示同軸布置的抑制凸起的最大半徑。如果抑制凸起如圖所示設(shè)有一個(gè)楔面，那么最大外徑R11是最外面的楔尖的半徑。抑制件21或31的最小內(nèi)徑為R21或R31。該最小內(nèi)徑分別表示抑制件中孔的最小半徑。如果抑制件的孔如圖所示設(shè)有楔面，那么最小內(nèi)徑是同軸設(shè)置的孔的最內(nèi)部楔尖的半徑或者最狹小位置。
為了使抑制凸起與抑制件能夠相互作用，最大外徑R11必須大于最小內(nèi)徑R21和R31。只有這樣才能保證抑制凸起可以通過(guò)與抑制件作用使嵌件壁在其軸向路徑上進(jìn)行制動(dòng)。第二抑制件21的孔徑、也就是最小內(nèi)徑R21優(yōu)選小于第一抑制件31的孔徑，也就是最小內(nèi)徑R31。如果抑制凸起11的最堅(jiān)固的位置在穿過(guò)第一抑制件31時(shí)減小到第一抑制件31的孔的尺寸、也就是最小內(nèi)徑R31時(shí)，那么第二抑制件由于較小的孔徑還可以抵抗抑制凸起11，并由此可以進(jìn)行制動(dòng)作用。
抑制凸起11基本上是圓柱形的環(huán)繞的環(huán)。作為替代方案，抑制凸起也可以沿著圓周分成兩個(gè)或者多個(gè)部分，使得在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子破裂時(shí)作用在抑制凸起上的力以及由此引起的應(yīng)力不能傳遞到整個(gè)圓周上。
在必要時(shí)可以設(shè)置第三或者其他的抑制件，其或者設(shè)置在第一和第二抑制件之間的區(qū)域中或者設(shè)置在第二抑制件的更上游的位置。
附圖標(biāo)記10 嵌件壁11 抑制凸起20 壓縮機(jī)殼體外壁21 抑制件22 支承壁30 壓縮機(jī)殼體隔板31 抑制件40 流動(dòng)通道50 吸氣殼體60 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子A 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線R11抑制凸起的最大外徑R21、R31抑制件的最小內(nèi)徑
權(quán)利要求
1.渦輪增壓器的離心式壓縮機(jī)的破裂保護(hù)裝置，其具有壓縮機(jī)殼體嵌件壁(10)，嵌件壁在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片上徑向向外界定流動(dòng)通道(40)，并且所述裝置具有壓縮機(jī)殼體外壁(20)，該外壁徑向向外包圍嵌件壁(10)，其中在嵌件壁(10)上設(shè)置了一個(gè)徑向向外突出的抑制凸起(11)，并且在嵌件壁和外壁之間設(shè)置至少兩個(gè)軸向錯(cuò)開的形成環(huán)形孔的抑制件(21、31)用于在嵌件壁(10)軸向移動(dòng)時(shí)抑制嵌件壁的抑制凸起(11)，其特征在于這兩個(gè)抑制件(21、31)相互隔開設(shè)置，使得兩個(gè)抑制件在嵌件壁(10)軸向移動(dòng)時(shí)依次與嵌件壁的抑制凸起(11)相互作用。
2.按權(quán)利要求1所述的破裂保護(hù)裝置，其特征在于所述兩個(gè)抑制件(21、31)相互分開地固定在壓縮機(jī)殼體上。
3.按權(quán)利要求2所述的破裂保護(hù)裝置，其特征在于所述兩個(gè)抑制件(21、31)在軸向上相互分開地固定在壓縮機(jī)殼體上。
4.按權(quán)利要求2或者3之一所述的破裂保護(hù)裝置，其特征在于第一抑制件(31)是設(shè)置在嵌件壁(10)和壓縮機(jī)殼體的外壁(30)之間隔板(22)的一部分。
5.按權(quán)利要求2至4之一所述的破裂保護(hù)裝置，其特征在于第二抑制件(21)固定在壓縮機(jī)殼體的外壁(20)上并且是徑向向內(nèi)引出的支承壁(22)的一部分。
6.按權(quán)利要求5所述的破裂保護(hù)裝置，其特征在于所述支承壁(22)在圓周方向上是波浪形的。
7.按前述權(quán)利要求之一所述的破裂保護(hù)裝置，其特征在于所述抑制件(21、31)界定環(huán)形孔，并且所述抑制凸起(11)具有一個(gè)最大外徑(R11)，其大于由抑制件界定的環(huán)形孔的兩個(gè)最小內(nèi)徑(R21、R31)。
8.按權(quán)利要求7所述的破裂保護(hù)裝置，其特征在于所述設(shè)置在更上游處的抑制件的孔的最小內(nèi)徑(R21)小于另一個(gè)抑制件的最小內(nèi)徑(R31)。
9.離心式壓縮機(jī)，其特征在于具有按前述權(quán)利要求之一所述的破裂保護(hù)裝置。
10.廢氣渦輪增壓器，其特征在于具有按權(quán)利要求9所述的離心式壓縮機(jī)。
全文摘要
廢氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)的破裂保護(hù)裝置，具有兩個(gè)抑制件(21、31)，其在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子破裂時(shí)依次、也就是在時(shí)間和空間上相互隔開起作用。嵌件壁(10)在軸向上移動(dòng)，并且抑制凸起(11)依次與兩個(gè)抑制件作用。由此分級(jí)降低了能量并同時(shí)阻止了作用力上升到不可控制的高水平。
文檔編號(hào)F01D21/04GK1858408SQ20061007784
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月3日
發(fā)明者K·海因里希, D·貝倫德特 申請(qǐng)人:Abb渦輪系統(tǒng)有限公司