专利名称：用于离心式压缩机的破裂保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于废气涡轮增压器的离心式压缩机的破裂保护装置，其通过权利要求1的前序部分的特征进行描述，本发明还涉及一种具有这种破裂保护装置的离心式压缩机和废气涡轮增压器。
背景技术：
在废气涡轮增压器中使用离心式涡轮增压器，该离心式涡轮增压器以高的圆周速度旋转。由此在构件中存储了高的动能。随着对废气涡轮增压器压缩比方面的要求越来越高，由于巨大的离心力，压缩机转子破裂的危险也增加了。为了既不使人员又不使物质资产受威胁，要求在压缩机转子破裂时没有具有巨大的动能的碎片通过包围转子的壳体到达外面。
WO 02/090722 A1描述了一种用于涡轮增压器的离心式压缩机的破裂保护装置，其中该压缩机转子由壳体部件包围，壳体部件能够吸收存储在压缩机转子中的能量。阻止碎片从压缩机壳体中出来被称为“封闭”。在压缩机转子破裂时，包围压缩机转子的壳体部件、特别是压缩机的界定流动通道的嵌件壁碎裂成至少两个部分。一个在从轴向到径向的流动转向区域中的径向部分以及一个轴向环，该轴向环包围压缩机转子上游的流入区域。能量的大部分通过径向作用在嵌件壁上的力降低。但是在压缩机转子破裂时产生轴向力。轴向力可能导致压缩机壳体部分沿着压缩机入口的方向轴向移动。为了避免不允许的移动，一般使用轴向作用的螺纹件或者形状配合连接件。由WO 02/090722公开的破裂保护装置具有制动件，其作用在轴向移动的壳体部件上并将其制动。在此将嵌件壁在压缩机壳体隔板的一个肋或者同时在多个肋上进行制动。
因为在伤害事件中的作用力不能精确地获知，因此对作用在构件上并将其在轴向进行抑制的制动件正确的尺寸设计并不是简单的任务。如果构件的尺寸过大，会产生不能控制的过大的力。相反如果其尺寸过小，那么抑制作用就不足以防止各个压缩机转子件在轴向上从壳体中出来。
发明内容
在此本发明的任务在于，提供一种用于废气涡轮增压器的离心式压缩机的破裂保护装置，使用该破裂保护装置即使在不能精确获知作用力的情况下也能把压缩机壳体部件的轴向移动限制在一个确定的结构空间内。
该任务通过按权利要求1所述特征的涡轮增压器的离心式压缩机的破裂保护装置来解决。
按照本发明，该目的由此实现，使两个或者多个抑制措施依次、也就是在时间上和空间上分开起作用。由此逐级地降低能量，并同时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，那么从残余嵌件壁分开的轴向环沿着轴向从涡轮轴移出，直到第二抑制件起作用。
移动的嵌件壁在第一抑制件作用后并且在第二抑制件作用前对于轴向移动保留足够的位置。由此在压缩机壳体内部存在足够的位置来降低破裂的压缩机转子的动能。
在必要时，可以使第三或者其它抑制件起作用。按本发明的具有离心式压缩机的涡轮增压器在压缩机转子破裂时对于在涡轮增压器旁逗留的人员以及附近的设备只产生较小的危险，其中该离心式涡轮增压器具有上述按本发明的破裂保护装置。
其它的优点在从属权利要求中获得。
下面根据附图来详细描述按本发明的破裂保护装置。
附图示出图1示出了具有按本发明的破裂保护装置的废气涡轮增压器的压缩机壳体的剖面图；图2示出了按图1的按本发明的破裂保护装置的抑制装置的放大示意图。
具体实施例方式
图1示出了废气涡轮增压器的压缩机的剖面图。待压缩的空气的流动过程在图中用箭头示出。术语上游和下游是相对于该流动过程的。虚线示出的是设置在旋转轴线A上的压缩机转子60，其由不同的壳体部件包围。术语径向、轴向和同轴是相对于旋转轴线A的。嵌件壁10紧靠流动通道40的径向外侧设置，其中该流动通道40在压缩机转子上并通过压缩机转子导引。嵌件壁10径向向外界定了流动通道，并且根据嵌件壁固定在外部壳体部件上的形式从压缩机转子60的上游一直越过压缩机转子一直导引进入扩压器的区域中，该扩压器设置在压缩机转子的下游。在嵌件壁的径向外侧设置了一个外部压缩机壳体壁20，例如过滤消声器50或者用于输入待压缩的空气的进气支管通过该外部压缩机壳体壁固定在压缩机壳体上。外壁20在扩压器的范围内直接或者通过其它壳体部件与嵌件壁10连接。
按本发明的破裂保护装置在压缩机转子60破裂时使在压缩机转子区域内分离的嵌件壁在轴向上制动，并由此避免从压缩机壳体中轴向向外散出。为此在嵌件壁上设置了一个径向向外突出的同轴布置的抑制凸起11，其在压缩机转子破裂时与制动件相互作用。制动件是设有中央孔的环形抑制件31和21。第一抑制件31固定在设置在嵌件壁10和外壁20之间的隔板30上。第一抑制件31在按图1的实施例中与嵌件壁的抑制凸起直接接触，从而在压缩机转子破裂时嵌件壁马上第一次在其轴向运动上进行制动。抑制凸起和抑制件可以与凸缘或者相互涨紧的楔面连接或者甚至通过螺纹件相互连接。作为替代方案在抑制凸起和第一抑制件31之间还存在微小的轴向距离。在这种情况下，破裂保护装置的第一制动级只有在嵌件壁已经在轴向上移动后才起作用。该实施例的优点是，通常会导致嵌件壁上述的破裂的对嵌件壁的第一次冲击不直接作用在制动装置上并不会直接导致第一抑制件31的损坏。
第二抑制件21相对于第一抑制件31轴向偏置布置。第二抑制件包括一个同轴设置的环绕的具有一个中央孔的环。该环绕的环是支承壁22的径向内边界，支承壁固定在外壁20上。支承壁为了起附加的加强作用可以构造成波浪形的，如在图1中所示。
抑制凸起11和抑制件21和31的相对尺寸根据图2中的示意图来解释。抑制凸起的最大外径为R11。最大外径R11表示同轴布置的抑制凸起的最大半径。如果抑制凸起如图所示设有一个楔面，那么最大外径R11是最外面的楔尖的半径。抑制件21或31的最小内径为R21或R31。该最小内径分别表示抑制件中孔的最小半径。如果抑制件的孔如图所示设有楔面，那么最小内径是同轴设置的孔的最内部楔尖的半径或者最狭小位置。
为了使抑制凸起与抑制件能够相互作用，最大外径R11必须大于最小内径R21和R31。只有这样才能保证抑制凸起可以通过与抑制件作用使嵌件壁在其轴向路径上进行制动。第二抑制件21的孔径、也就是最小内径R21优选小于第一抑制件31的孔径，也就是最小内径R31。如果抑制凸起11的最坚固的位置在穿过第一抑制件31时减小到第一抑制件31的孔的尺寸、也就是最小内径R31时，那么第二抑制件由于较小的孔径还可以抵抗抑制凸起11，并由此可以进行制动作用。
抑制凸起11基本上是圆柱形的环绕的环。作为替代方案，抑制凸起也可以沿着圆周分成两个或者多个部分，使得在压缩机转子破裂时作用在抑制凸起上的力以及由此引起的应力不能传递到整个圆周上。
在必要时可以设置第三或者其他的抑制件，其或者设置在第一和第二抑制件之间的区域中或者设置在第二抑制件的更上游的位置。
附图标记10 嵌件壁11 抑制凸起20 压缩机壳体外壁21 抑制件22 支承壁30 压缩机壳体隔板31 抑制件40 流动通道50 吸气壳体60 压缩机转子A 压缩机转子的旋转轴线R11抑制凸起的最大外径R21、R31抑制件的最小内径
权利要求
1.涡轮增压器的离心式压缩机的破裂保护装置，其具有压缩机壳体嵌件壁(10)，嵌件壁在压缩机转子的转子叶片上径向向外界定流动通道(40)，并且所述装置具有压缩机壳体外壁(20)，该外壁径向向外包围嵌件壁(10)，其中在嵌件壁(10)上设置了一个径向向外突出的抑制凸起(11)，并且在嵌件壁和外壁之间设置至少两个轴向错开的形成环形孔的抑制件(21、31)用于在嵌件壁(10)轴向移动时抑制嵌件壁的抑制凸起(11)，其特征在于这两个抑制件(21、31)相互隔开设置，使得两个抑制件在嵌件壁(10)轴向移动时依次与嵌件壁的抑制凸起(11)相互作用。
2.按权利要求1所述的破裂保护装置，其特征在于所述两个抑制件(21、31)相互分开地固定在压缩机壳体上。
3.按权利要求2所述的破裂保护装置，其特征在于所述两个抑制件(21、31)在轴向上相互分开地固定在压缩机壳体上。
4.按权利要求2或者3之一所述的破裂保护装置，其特征在于第一抑制件(31)是设置在嵌件壁(10)和压缩机壳体的外壁(30)之间隔板(22)的一部分。
5.按权利要求2至4之一所述的破裂保护装置，其特征在于第二抑制件(21)固定在压缩机壳体的外壁(20)上并且是径向向内引出的支承壁(22)的一部分。
6.按权利要求5所述的破裂保护装置，其特征在于所述支承壁(22)在圆周方向上是波浪形的。
7.按前述权利要求之一所述的破裂保护装置，其特征在于所述抑制件(21、31)界定环形孔，并且所述抑制凸起(11)具有一个最大外径(R11)，其大于由抑制件界定的环形孔的两个最小内径(R21、R31)。
8.按权利要求7所述的破裂保护装置，其特征在于所述设置在更上游处的抑制件的孔的最小内径(R21)小于另一个抑制件的最小内径(R31)。
9.离心式压缩机，其特征在于具有按前述权利要求之一所述的破裂保护装置。
10.废气涡轮增压器，其特征在于具有按权利要求9所述的离心式压缩机。
全文摘要
废气涡轮增压器的压缩机的破裂保护装置，具有两个抑制件(21、31)，其在压缩机转子破裂时依次、也就是在时间和空间上相互隔开起作用。嵌件壁(10)在轴向上移动，并且抑制凸起(11)依次与两个抑制件作用。由此分级降低了能量并同时阻止了作用力上升到不可控制的高水平。
文档编号F01D21/04GK1858408SQ20061007784
公开日2006年11月8日 申请日期2006年5月8日 优先权日2005年5月3日
发明者K·海因里希, D·贝伦德特 申请人:Abb涡轮系统有限公司