DE102013107134A1 - Air inlet of a compressor of an exhaust gas turbocharger - Google Patents

Air inlet of a compressor of an exhaust gas turbocharger Download PDF

Info

Publication number
DE102013107134A1
DE102013107134A1 DE201310107134 DE102013107134A DE102013107134A1 DE 102013107134 A1 DE102013107134 A1 DE 102013107134A1 DE 201310107134 DE201310107134 DE 201310107134 DE 102013107134 A DE102013107134 A DE 102013107134A DE 102013107134 A1 DE102013107134 A1 DE 102013107134A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
compressor
air inlet
inlet cone
notches
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201310107134
Other languages
German (de)
Inventor
Armin Schmid
Christian Kreienkamp
Bernd Albiez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Accelleron Industries AG
Original Assignee
ABB Turbo Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Turbo Systems AG filed Critical ABB Turbo Systems AG
Priority to DE201310107134 priority Critical patent/DE102013107134A1/en
Priority to KR1020140080929A priority patent/KR20150005451A/en
Priority to EP14175495.2A priority patent/EP2821596A1/en
Priority to JP2014139660A priority patent/JP2015014287A/en
Priority to CN201410319189.0A priority patent/CN104279190A/en
Publication of DE102013107134A1 publication Critical patent/DE102013107134A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4213—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps suction ports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
    • F01D21/045—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position special arrangements in stators or in rotors dealing with breaking-off of part of rotor
    • 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
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • 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
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/29—Three-dimensional machined; miscellaneous
    • F05D2250/294—Three-dimensional machined; miscellaneous grooved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Der Einlaufkonus am Lufteintrittsgehäuse eines Verdichters wird im potentiellen Kontaktbereich zur Einsatzwand des Verdichters durch aussenliegende, axial geführte Kerben lokal gezielt geschwächt wird. Die Kerben werden bis zu einer Resttiefe von aussen in den Einlaufkonus eingebracht, so dass die den Strömungskanal nach aussen Begrenzende Wand des Einlaufkonus von Innen unversehrt bleibt. Im Bereich der Kerben werden somit Sollbruchstellen ausgebildet, welche unter Belastung nachgeben. Im lokalen Aufschlagbereich der Einsatzwand kommt es beim Aufschlag zu einer Spannungskonzentration. Die durch das Auftreffen hervorgerufenen Druckspannungen führen zum Bruch mindestens einer der Sollbruchstellen, wodurch der durchgehende Ringquerschnitt in der Austrittsebene des Lufteintrittsgehäuses aufgehoben wird. Die Druckspannungen können sich in der Folge nicht mehr über den durch die mindestens eine Bruchstelle unterbrochenen Ringquerschnitt des Einlaufkonus verteilen. Es kommt zum Versagen und Herausbrechen einzelner Segmente des Einlaufkonus. Durch das Herausbrechen einzelner, von Sollbruchstellen begrenzten Segmente aus dem Einlaufkonus wird der auf das gesamte Lufteintrittsgehäuse übertragene Axialimpuls reduziert, indem Energie durch Deformation abgebaut wird und ausreichend Weg für die Verformung der Einsatzwand zur Verfügung gestellt wird.The inlet cone on the air inlet housing of a compressor is locally targeted weakened in the potential contact area to the insert wall of the compressor by external, axially guided notches. The notches are introduced from the outside into the inlet cone to a residual depth, so that the wall of the inlet cone, which delimits the flow channel to the outside, remains intact from the inside. In the region of the notches, predetermined breaking points are thus formed, which give way under load. In the local impact area of the wall, there is a concentration of stress during the impact. The compressive stresses caused by the impact lead to breakage of at least one of the predetermined breaking points, whereby the continuous annular cross section is canceled in the exit plane of the air inlet housing. As a result, the compressive stresses can no longer be distributed over the annular cross-section of the inlet cone interrupted by the at least one breakage point. It comes to the failure and breaking out of individual segments of the inlet cone. By breaking off individual, limited by predetermined breaking points segments from the inlet cone of the transmitted to the entire air inlet housing axial pulse is reduced by energy is dissipated by deformation and sufficient path for the deformation of the wall insert is provided.

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der aufgeladenen Brennkraftmaschinen. Sie betrifft ein Lufteintrittsgehäuse eines Verdichters eines Abgasturboladers. The invention relates to the field of supercharged internal combustion engines. It relates to an air inlet housing of a compressor of an exhaust gas turbocharger.

Turbolader besitzen ein Lufteintrittsgehäuse. Dies ist in der Regel entweder ein Filterschalldämpfer oder ein Luftsaugstutzen. Welche Variante zum Einsatz kommt, unterscheidet sich je nach Leitungsführung am Motor und wird durch den Motorenbauer festgelegt. Von den Herstellern der Turbolader werden in der Regel für den selben Turboladertyp beide Lufteintrittsvarianten angeboten. Turbochargers have an air inlet housing. This is usually either a filter silencer or an air suction. Which variant is used differs depending on the cable routing on the motor and is determined by the motor manufacturer. From the manufacturers of the turbocharger usually both air intake variants are offered for the same turbocharger type.

Die den Strömungskanal begrenzende innere Kontur des Lufteintrittsgehäuses im Bereich direkt stromauf vom Verdichterrad wird bei beiden Varianten von Lufteintrittsgehäusen möglichst baugleich ausgeführt. Die Qualität der Anströmung des Verdichterrades beeinflusst das thermodynamische Verhalten und somit den Wirkungsgrad und die Verdichterstabilität des Turboladers sowie das mechanische Verhalten, etwa Schaufelschwingungen des Verdichterrades. Somit ist es aus strömungsmechanischer Sicht erforderlich, dass die Anströmung des Verdichterrades möglichst homogen ist und dass nur möglichst geringe Druckverluste auftreten. Dafür wird bei modernen Turboladern ein Einlaufkonus eingesetzt, der für Filterschalldämpfer und Luftsaugstutzen gleich ausgeführt ist. Man erhält somit für beide Lufteintrittsvarianten einen ähnlichen Strömungszustand vor dem Verdichter. The flow channel limiting inner contour of the air inlet housing in the area directly upstream of the compressor is performed as identical as possible in both variants of air inlet housings. The quality of the flow of the compressor wheel influences the thermodynamic behavior and thus the efficiency and the compressor stability of the turbocharger and the mechanical behavior, such as blade vibrations of the compressor wheel. Thus, from a fluid mechanical point of view, it is necessary that the flow of the compressor wheel is as homogeneous as possible and that only the lowest possible pressure losses occur. For modern turbochargers an inlet cone is used, which is the same for filter silencer and air intake. Thus, one obtains a similar flow state before the compressor for both air inlet variants.

Im Containment-Fall – Bersten des Verdichterrades bei hoher Drehzahl – muss aufgrund von Sicherheitsvorschriften gewährleistet werden, dass keine Teile den Turbolader verlassen. Beim Bersten des Verdichterrades wird die Eintrittskante der Einsatzwand aufgrund plastischer Verformung axial in Richtung Lufteintritt verschoben. Dadurch wird das Spaltmass zwischen Austrittsebene des Einlaufkonus im Lufteintrittsgehäuse und der Eintrittsebene des Strömungskanals in der Einsatzwand aufgebraucht und es kann zum Kontakt zwischen der Einsatzwand und dem Lufteintrittsgehäuse im Bereich des Einlaufkonus kommen. In diesem Fall überträgt die Einsatzwand beim Aufschlagen auf den Einlaufkonus einen axialen Impuls auf das Lufteintrittsgehäuse. Dies kann zum Brechen des Befestigungsflansches am Lufteintrittsgehäuse oder zum Versagen der Schraubverbindung an diesem Flansch führen In the containment case - bursting of the compressor wheel at high speed - it must be ensured due to safety regulations that no parts leave the turbocharger. When bursting the compressor wheel, the leading edge of the insert wall is displaced axially in the direction of air inlet due to plastic deformation. As a result, the gap between the exit plane of the inlet cone in the air inlet housing and the inlet plane of the flow channel in the wall insert is used up and it can come to contact between the insert wall and the air inlet housing in the region of the inlet cone. In this case, the insert wall transmits an axial impulse to the air inlet housing when impacting on the inlet cone. This can lead to breaking of the mounting flange on the air inlet housing or failure of the screw on this flange

Es wird eine Ausführung für den Lufteintrittskanal benötigt, welche den im Containmentfall auftretenden Axialimpuls auf das Lufteintrittsgehäuse minimiert, ohne das die Anströmung des Verdichters nennenswert gestört wird. An embodiment is required for the air inlet channel, which minimizes the axial pulse occurring in the containment case on the air inlet housing, without which the flow of the compressor is disturbed appreciably.

Eine Option wäre, dass Spaltmass zwischen Austrittsebene des Einlaufkonus im Lufteintrittsgehäuse und der Eintrittsebene des Strömungskanals in der Einsatzwand zu vergrössern. Durch ein vergrössertes Spaltmass zwischen Austrittsebene des Einlaufkonus im Lufteintrittsgehäuse und der Eintrittsebene des Strömungskanals in der Einsatzwand kommt es nur bei grossen plastischen Deformationen der Einsatzwand zum Kontakt zwischen Einsatzwand und Einlaufkonus. Der Nachteil sind potentiell höhere Anströmverluste und somit ein tieferer Verdichterwirkungsgrad One option would be to increase the gap between the exit plane of the inlet cone in the air inlet housing and the inlet plane of the flow channel in the wall insert. Due to an increased gap between the exit plane of the inlet cone in the air inlet housing and the inlet level of the flow channel in the wall insert occurs only with large plastic deformation of the wall insert to the contact wall between inlet wall and inlet cone. The disadvantage is potentially higher flow losses and thus a lower compressor efficiency

Eine weitere Option wäre, den Einlaufkonus im potentiellen Kontaktbereich durch axiale Schlitze lokal gezielt zu schwächen. Der durchgehende Ringquerschnitt in der Austrittsebene des Lufteintrittsgehäuses wird durch die axialen Schlitze aufgehoben. Im lokalen Aufschlagbereich der Einsatzwand kommt es so beim Aufschlag zu einer Spannungskonzentration. Die durch das Auftreffen hervorgerufenen Druckspannungen können sich nicht mehr über den (durch die Schlitze unterbrochenen) Ringquerschnitt des Einlaufkonus verteilen. Es kommt zum Versagen und Herausbrechen einzelner Segmente des Einlaufkonus. Dies ist ein gewollter Effekt. Durch das Herausbrechen einzelner Segmente aus dem Einlaufkonus (ein Segment läuft von Schlitz zu Schlitz) wird der auf das gesamte Lufteintrittsgehäuse übertragene Axialimpuls reduziert, indem Energie durch Deformation abgebaut wird und ausreichend Weg für die Verformung der Einsatzwand zur Verfügung gestellt wird. Folgende für das Containment relevante Risiken werden somit reduziert:

  • • Versagen des Flansches des Lufteintrittsgehäuses
  • • Bruch von Schrauben in der Flanschverbindung
  • • Absprengen der Lufteintrittsgehäuses-Struktur vom Turbolader
Another option would be to locally weaken the inlet cone in the potential contact area by axial slots. The continuous annular cross-section in the exit plane of the air inlet housing is canceled by the axial slots. In the local impact area of the insert wall, a stress concentration occurs during the impact. The compressive stresses caused by the impact can no longer be distributed over the annular cross-section of the inlet cone (interrupted by the slots). It comes to the failure and breaking out of individual segments of the inlet cone. This is a wanted effect. By breaking individual segments out of the inlet cone (one segment running from slot to slot), the axial momentum transmitted to the entire air inlet housing is reduced by dissipating energy through deformation and providing sufficient travel for deformation of the insert wall. The following risks relevant to containment are thus reduced:
  • • Failure of the flange of the air inlet housing
  • • Breakage of screws in the flange connection
  • • Blowing off the air inlet housing structure from the turbocharger

Da durch die Schlitze jedoch die Anströmung des Verdichterrades gestört wird und Druckverluste generiert werden, hat diese Massnahme negative Auswirkungen auf den Verdichterwirkungsgrad. Zusätzlich kann durch die Schlitze die mechanische Belastung der Verdichterschaufeln erhöht werden, da es zu einer zusätzlichen strömungsinduzierten Schwingungsanregung der Verdichterschaufeln kommen kann. However, since the flow of the compressor wheel is disturbed by the slots and pressure losses are generated by the slots, this measure has a negative impact on the compressor efficiency. In addition, through the slots, the mechanical load of the compressor blades can be increased, since it can come to an additional flow-induced vibration excitation of the compressor blades.

Kurze Darstellung der Erfindung Brief description of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Anströmbereich des Verdichters eines Abgasturboladers dahingehend zu optimieren, dass die Strukturbelastung im Containmentfall unter Beibehaltung einer hohen Qualität der Anströmung minimiert werden kann. The object of the present invention is to optimize the inflow region of the compressor of an exhaust gas turbocharger to the effect that the structural load in the containment case Maintaining a high quality of the flow can be minimized.

Erfindungsgemäss wird dies erreicht, indem der Einlaufkonus am Lufteintrittsgehäuse im potentiellen Kontaktbereich zur Einsatzwand des Verdichters durch aussenliegende, axial geführte Kerben lokal gezielt geschwächt wird. Die Kerben werden bis zu einer Resttiefe von aussen in den Einlaufkonus eingebracht, so dass die den Strömungskanal nach aussen Begrenzende Wand des Einlaufkonus von Innen unversehrt bleibt. Im Bereich der Kerben werden somit Sollbruchstellen ausgebildet, welche unter Belastung nachgeben. Im lokalen Aufschlagbereich der Einsatzwand kommt es beim Aufschlag zu einer Spannungskonzentration. Die durch das Auftreffen hervorgerufenen Druckspannungen führen zum Bruch mindestens einer der Sollbruchstellen, wodurch der durchgehende Ringquerschnitt in der Austrittsebene des Lufteintrittsgehäuses aufgehoben wird. Die Druckspannungen können sich in der Folge nicht mehr über den durch die mindestens eine Bruchstelle unterbrochenen Ringquerschnitt des Einlaufkonus verteilen. Es kommt zum Versagen und Herausbrechen einzelner Segmente des Einlaufkonus. Durch das Herausbrechen einzelner, von Sollbruchstellen begrenzten Segmente aus dem Einlaufkonus wird der auf das gesamte Lufteintrittsgehäuse übertragene Axialimpuls reduziert, indem Energie durch Deformation abgebaut wird und ausreichend Weg für die Verformung der Einsatzwand zur Verfügung gestellt wird. According to the invention, this is achieved by local weakening of the inlet cone on the air inlet housing in the potential contact area to the insert wall of the compressor by external, axially guided notches. The notches are introduced from the outside into the inlet cone to a residual depth, so that the wall of the inlet cone, which delimits the flow channel to the outside, remains intact from the inside. In the region of the notches, predetermined breaking points are thus formed, which give way under load. In the local impact area of the wall, there is a concentration of stress during the impact. The compressive stresses caused by the impact lead to breakage of at least one of the predetermined breaking points, whereby the continuous annular cross section is canceled in the exit plane of the air inlet housing. As a result, the compressive stresses can no longer be distributed over the annular cross-section of the inlet cone interrupted by the at least one breakage point. It comes to the failure and breaking out of individual segments of the inlet cone. By breaking off individual, limited by predetermined breaking points segments from the inlet cone of the transmitted to the entire air inlet housing axial pulse is reduced by energy is dissipated by deformation and sufficient path for the deformation of the wall insert is provided.

Somit werden die Vorteile des bekannten Designs mit Schlitzen genutzt, ohne jedoch dessen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Thus, the advantages of the known design are used with slots, but without having to accept its disadvantages.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Further advantages emerge from the dependent claims.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren detailliert erläutert. Hierbei zeigt The invention will be explained in detail with reference to figures. This shows

1 eine Gesamtansicht eines Abgasturboladers gemäss dem Stand der Technik mit einem Verdichter, umfassend, schematisch angedeutet, zwei unterschiedliche Lufteintrittsgehäuse, einen Filterschalldämpfer und einen Luftansaugstutzen 1 an overall view of an exhaust gas turbocharger according to the prior art with a compressor, comprising, schematically indicated, two different air inlet housing, a filter muffler and an air intake

2 den Grundkörper eines Filterschalldämpfers mit einem erfindungsgemäss ausgebildeten Einlaufkonus, 2 the main body of a filter muffler with an inventively designed inlet cone,

3 einen Luftansaugstutzen mit einem erfindungsgemäss ausgebildeten Einlaufkonus, und 3 an air intake with an inventively designed inlet cone, and

4 einen im Bereich IV geführten axialen Schnitt durch den Lufteintritt eines Verdichters nach 1 mit erfindungsgemäss ausgebildetem 4 a guided in the area IV axial section through the air inlet of a compressor after 1 with inventively trained

Weg zur Ausführung der Erfindung Way to carry out the invention

1 zeigt eine Seitenansicht eines herkömmlichen Abgasturboladers mit Verdichter 1 und Abgasturbine 3. Der Verdichter umfasst ein im Verdichtergehäuse 10 angeordnetes Verdichterrad, die Turbine ein im Turbinengehäuse 30 angeordnetes Turbinenrad. Zwischen der Turbine und dem Verdichter ist das Lagergehäuse 20 angeordnet. Das Gehäuse der Abgasturbine 3 umfasst einen Gaseintritt 31, durch welchen das heisse Abgas auf das Turbinenrad strömt und dieses antreibt, bevor das Abgas durch den Gasaustritt 32 der Auspuffanlage zugeführt wird. 1 shows a side view of a conventional exhaust gas turbocharger with compressor 1 and exhaust gas turbine 3 , The compressor includes a in the compressor housing 10 arranged compressor wheel, the turbine in a turbine housing 30 arranged turbine wheel. Between the turbine and the compressor is the bearing housing 20 arranged. The housing of the exhaust gas turbine 3 includes a gas inlet 31 through which the hot exhaust gas flows onto and drives the turbine wheel before the exhaust gas passes through the gas 32 the exhaust system is supplied.

Das Turbinenrad ist an einem Ende einer um die Achse A rotierbaren Turboladerwelle angeordnet, welche im Lagergehäuse 2 drehbar gelagert ist. Am anderen Ende der Turboladerwelle befindet sich das Verdichterrad, welches durch den Lufteintritt 11 angesaugte Luft verdichtet, welche anschliessend in einem Spiral- oder Kollektorgehäuse gesammelt und über den Luftaustritt 12 den Brennkammern des Verbrennungsmotors zugeführt wird. Die Luft kann dem Ansaugbereich des Verdichters über einen rohrförmigen Ansaugstutzen 22 (in der 1 in der linken Hälft oberhalb der Achse A angedeutet) oder über einen Schalldämpfer 21 (in der 1 in der linken Hälft unterhalb der Achse A angedeutet) zugeführt werden. Der Schalldämpfer kann zusätzlich Filterelemente umfassen, welche das Eintreten von grösseren Partikeln in den Verdichter verhindern. In diesem Fall wird von einem Filterschalldämpfer gesprochen. The turbine wheel is arranged at one end of a rotatable about the axis A turbocharger shaft, which in the bearing housing 2 is rotatably mounted. At the other end of the turbocharger shaft is the compressor wheel, which passes through the air inlet 11 compressed air sucked, which then collected in a spiral or collector housing and through the air outlet 12 the combustion chambers of the internal combustion engine is supplied. The air can be the intake of the compressor via a tubular intake 22 (in the 1 indicated in the left half above the axis A) or via a muffler 21 (in the 1 in the left half below the axis A indicated) are supplied. The muffler may additionally include filter elements which prevent the entry of larger particles into the compressor. In this case, we talk about a filter silencer.

2 zeigt den zylinderförmigen Grundkörper 210 eines Filterschalldämpfers ohne eingesetzte Dämpfungselemente und ohne aufgesetztes Filterelement. Der Grundkörper ist entweder ein Monoblock (Gussteil) oder ein aus mehreren Einzelteilen zusammengefügtes Bauteil. Im vorliegenden Fall weist der Grundkörper eine geschlossene stirnseitige Vorderwand 211 und eine Rückwand 212 mit einer zentralen Luftaustrittsöffnung 213 auf. Um die Mantelfläche des zylindrischen Grundkörpers wird in der Regel ein Filterelement, durch welches die Luft ins Innere des Filterschalldämpfers und dort in etwa in radialer Richtung entlang der in dafür vorgesehenen Nuten 214 angeordneten Dämpfungselemente in einen zentralen Hohlraum strömt. Nach einer Umlenkung in die Axiale Richtung strömt die Luft durch die zentrale Luftaustrittsöffnung 213 in der Rückwand 212 entlang des Einlaufkonus 24 aus dem Filterschalldämpfer in den Eintrittsbereich des Verdichters. In den Einlaufkonus 24 sind erfindungsgemäss aussenliegende Kerben 25 eingelassen. 2 shows the cylindrical base body 210 a filter silencer without inserted damping elements and without attached filter element. The main body is either a monobloc (casting) or a component composed of several individual parts. In the present case, the main body has a closed frontal front wall 211 and a back wall 212 with a central air outlet 213 on. To the lateral surface of the cylindrical body is usually a filter element, through which the air into the interior of the filter muffler and there in approximately the radial direction along the grooves provided in it 214 arranged damping elements flows into a central cavity. After a deflection in the axial direction, the air flows through the central air outlet opening 213 in the back wall 212 along the inlet cone 24 from the filter silencer into the inlet area of the compressor. In the inlet cone 24 are according to the invention outboard notches 25 admitted.

3 zeigt einen Luftansaugstutzen welcher in der dargestellten Form eine Umlenkung der dem Verdichter zugeführten Luftströmung aus der radialen Richtung in die axiale Richtung bewirkt. Der Luftansaugstutzen 22 hat zwei Befestigungsflansche, einen eintrittsseitigen Befestigungsflansch 221 mit Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln und den austrittsseitigen Befestigungsflansch mit Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln. Eintrittsseitig wird am Flansch eine Zuführleitung angeschlossen, austrittsseitig wird der Luftansaugstutzen am Verdichtergehäuse befestigt. Im Austrittsbereich weist der Luftansaugstutzen 22 einen Einlaufkonus 24 auf, welcher die Strömung in den Eintrittsbereich des Verdichters leitet. In den Einlaufkonus 24 sind erfindungsgemäss aussenliegende Kerben 25 eingelassen. 3 shows an air intake which causes in the illustrated form, a deflection of the compressor supplied air flow from the radial direction in the axial direction. The air intake 22 has two mounting flanges, an inlet-side mounting flange 221 with holes for mounting fasteners and the exit-side mounting flange with holes for mounting fasteners. On the inlet side, a supply line is connected to the flange, on the outlet side, the air intake is attached to the compressor housing. In the exit area has the air intake 22 an inlet cone 24 on which directs the flow in the inlet region of the compressor. In the inlet cone 24 are according to the invention outboard notches 25 admitted.

Die in den Einlaufkonus 24 des Filterschalldämpfers oder des Luftansaugstutzens eingelassenen Kerben 25 werden anhand 4 detailliert erläutert. The in the inlet cone 24 of the filter muffler or air intake 25 are based 4 explained in detail.

Der Einlaufkonus 24 am Lufteintrittsgehäuse 2 (Filterschalldämpfer oder Luftansaugstutzen) wird erfindungsgemäss im potentiellen Kontaktbereich zur Einsatzwand des Verdichters durch aussenliegende, axial geführte Kerben 25 lokal gezielt geschwächt. Die Kerben werden bis zu einer Restwandstärke b von aussen in den Einlaufkonus 24 mit der Wandstärke a eingebracht, so dass die den Strömungskanal S nach aussen Begrenzende Wand des Einlaufkonus von Innen unversehrt bleibt. Im Bereich der Kerben werden somit Sollbruchstellen ausgebildet, welche unter Belastung nachgeben. The inlet cone 24 at the air inlet housing 2 (Filter silencer or air intake) is according to the invention in the potential contact area to the wall insert of the compressor by external, axially guided notches 25 locally targeted weakened. The notches are up to a residual wall thickness b from the outside into the inlet cone 24 introduced with the wall thickness a, so that the flow channel S outwardly delimiting wall of the inlet cone remains intact from the inside. In the region of the notches, predetermined breaking points are thus formed, which give way under load.

Beim Bersten des Verdichterrades wird die Eintrittskante 151 der Einsatzwand 15 aufgrund plastischer Verformung axial in Richtung Lufteintritt verschoben (in der Figur nach rechts). Dadurch wird das Spaltmass c zwischen Austrittsebene FA des Strömungskanals im Einlaufkonus 24 im Lufteintrittsgehäuse 2 und der Eintrittsebene FE des Strömungskanals in der Einsatzwand 15 aufgebraucht und es kann zum Kontakt zwischen der Einsatzwand 15 und dem Lufteintrittsgehäuse 2 im Bereich des Einlaufkonus 24 kommen. Im lokalen Aufschlagbereich der Einsatzwand kommt es beim Aufschlag zu einer Spannungskonzentration. Die durch das Auftreffen hervorgerufenen Druckspannungen führen zum Bruch mindestens einer der Sollbruchstellen, wodurch der durchgehende Ringquerschnitt in der Austrittsebene des Lufteintrittsgehäuses aufgehoben wird. Die Druckspannungen können sich in der Folge nicht mehr über den durch die mindestens eine Bruchstelle unterbrochenen Ringquerschnitt des Einlaufkonus verteilen. Es kommt zum Versagen und Herausbrechen einzelner Segmente des Einlaufkonus. Durch das Herausbrechen einzelner, von Sollbruchstellen begrenzten Segmente aus dem Einlaufkonus wird der auf das gesamte Lufteintrittsgehäuse übertragene Axialimpuls reduziert, indem Energie durch Deformation abgebaut wird und ausreichend Weg für die Verformung der Einsatzwand zur Verfügung gestellt wird. When bursting the compressor wheel is the leading edge 151 the wall of action 15 due to plastic deformation axially displaced in the direction of air inlet (in the figure to the right). As a result, the gap c between the exit plane F A of the flow channel in the inlet cone 24 in the air inlet housing 2 and the entry level F E of the flow channel in the wall insert 15 used up and it can cause contact between the wall of use 15 and the air inlet housing 2 in the area of the inlet cone 24 come. In the local impact area of the wall, there is a concentration of stress during the impact. The compressive stresses caused by the impact lead to breakage of at least one of the predetermined breaking points, whereby the continuous annular cross section is canceled in the exit plane of the air inlet housing. As a result, the compressive stresses can no longer be distributed over the annular cross-section of the inlet cone interrupted by the at least one breakage point. It comes to the failure and breaking out of individual segments of the inlet cone. By breaking off individual, limited by predetermined breaking points segments from the inlet cone of the transmitted to the entire air inlet housing axial pulse is reduced by energy is dissipated by deformation and sufficient path for the deformation of the insert wall is provided.

Der Einlaufkonus ist Bestandteil des Lufteintrittsgehäuses 2 und in der Regel im Guss integriert. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Einlaufkonus mit 8 axialen Kerben ausgeführt. Beim Bersten des Verdichterrades ist aus Erfahrung mit bis zu 4 grösseren Bruchstücken zu rechnen. Eine Anzahl von 8 Kerben ist ausreichend, um den gewünschten Effekt der Unterteilung des Ringquerschnitts in Segmente zu erzielen, die dann lokal belastet werden. Die Kerben sind gleichmässig über den Umfang verteilt. Optional können die Kerben ungleichmässig über den Umfang verteilt sein. The inlet cone is part of the air inlet housing 2 and usually integrated in the casting. In an advantageous embodiment, the inlet cone is designed with 8 axial notches. When bursting the compressor wheel is expected from experience with up to 4 larger fragments. A number of 8 notches is sufficient to achieve the desired effect of dividing the ring cross-section into segments which are then locally loaded. The notches are evenly distributed over the circumference. Optionally, the notches may be unevenly distributed around the circumference.

Die Tiefe der Kerbe ist so gross, wie fertigungstechnisch sinnvoll. Je dünner die Restwandstärke a, desto höher der Fertigungsaufwand und die Ausschussrate bei der Fertigung des Lufteintrittsgehäuses. In der Regel dürfte eine optimale Kerbtiefe bei rund 70–80% der mittleren Wandstärke des Einlaufkonus entlang der Kerbe liegen, wobei die fertigungstechnisch schräg auslaufenden Randbereiche der Kerbe hierfür nicht berücksichtig sind. Bei einer Ausgangswandstärke a von 11 mm entspräche der genannte Wert von 70–80% Kerbtiefe (abhängig von Gusstoleranzen und eingesetztem Bearbeitungsverfahren) etwa einer Restwandstärke von 2 bis 3 mm. Dies ist ausreichend, um im Kontaktfall das gewünschte Versagensbild (Herausbrechen einzelner Segmente aus dem Einlaufkonus) zu erhalten. Im Gegensatz zu durchgehenden Schlitzen bleibt eine negative Auswirkungen auf die Strömung aus, da die strömungsführende Geometrie nicht verändert wird. The depth of the notch is as large as manufacturing technology makes sense. The thinner the residual wall thickness a, the higher the manufacturing effort and the reject rate in the manufacture of the air inlet housing. As a rule, an optimum notch depth should be around 70-80% of the mean wall thickness of the inlet cone along the notch, with the production-technically inclined edge regions of the notch being not taken into account for this purpose. With a starting wall thickness a of 11 mm, the stated value of 70-80% notch depth (depending on casting tolerances and employed machining method) would correspond approximately to a residual wall thickness of 2 to 3 mm. This is sufficient in order to obtain the desired failure pattern (breaking out of individual segments from the inlet cone) in the case of contact. In contrast to through slots, there is no negative effect on the flow, as the flow-guiding geometry is not changed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Verdichter compressor
10 10
Verdichtergehäuse compressor housing
11 11
Lufteintritt ins Lufteintrittsgehäuse (Filterschalldämpfer oder Luftansaugstutzen) Air inlet into the air inlet housing (filter silencer or air intake)
12 12
Luftaustritt aus dem Verdichter Air outlet from the compressor
13 13
Verdichterrad compressor
15 15
Einsatzwand insert wall
151 151
Eintrittskante leading edge
16 16
Strebe zur Befestigung der Einsatzwand am restlichen Verdichtergehäuse Strut for attaching the insert wall to the rest of the compressor housing
2 2
Lufteintrittsgehäuse Air intake housing
21 21
(Filter-)Schalldämpfer (Filter) Silencer
210 210
Grundkörper des Filterschalldämpfers Main body of the filter silencer
211 211
Vorderwand des Filterschalldämpfers Front wall of the filter silencer
212 212
Rückwand rear wall
213 213
Zentrale Luftaustrittsöffnung Central air outlet
214 214
Nuten zur Führung/ Befestigung von Dämpfungselementen Grooves for guiding / fastening damping elements
22 22
Luftansaugstutzen air intake
23 23
Befestigungsflansch mit Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln Mounting flange with holes for mounting fasteners
24 24
Einlaufkonus intake cone
25 25
Kerben notch
3 3
Abgasturbine exhaust turbine
30 30
Turbinengehäuse turbine housing
31 31
Gaseintritt in die Turbine Gas entry into the turbine
32 32
Gasaustritt aus der Turbine Gas outlet from the turbine
40 40
Lagergehäuse bearing housing
41 41
Gehäuse des Filterschalldämpfers Housing of the filter silencer
6 6
Luftansaugstutzen air intake
A A
Achse des Rotors (Verdichterrad, Turbinenrad, Turboladerwelle) Axis of the rotor (compressor wheel, turbine wheel, turbocharger shaft)
S S
Strömungskanal flow channel
FA F A
Austrittsebene des Strömungskanals des Einlaufkonus Exit plane of the flow channel of the inlet cone
FE F E
Eintrittsebene des Strömungskanals in der Einsatzwand Entry level of the flow channel in the wall insert
a a
Wandstärke des Einlaufkonus Wall thickness of the inlet cone
b b
Restwandstärke am Grund der Kerbe Remaining wall thickness at the bottom of the score
c c
Spaltmass zwischen Austrittsebene des Einlaufkonus und der Eintrittsebene des Strömungskanals in der EinsatzwandGap between exit plane of the inlet cone and the inlet plane of the flow channel in the wall insert

Claims (4)

Lufteintrittsgehäuse (2) eines Verdichters eines Abgasturboladers, umfassend einen durch eine Gehäusewand des Lufteintrittsgehäuses gebildeten Einlaufkonus (24) zum Zuführen von Luft in einen Ansaugbereich des Verdichters, wobei der Einlaufkonus einen Strömungskanal umschliesst, welcher sich in Strömungsrichtung bis zu einer Austrittsebene des Einlaufkonus erstreckt dadurch gekennzeichnet, dass unter Belassung einer Restwandstärke (b) von radial aussen Kerben (25) in die den Einlaufkonus (24) bildende Gehäusewand eingelassen sind, welche Kerben sich entlang der axialen Ausdehnung des Einlaufkonus erstrecken. Air inlet housing ( 2 ) of a compressor of an exhaust gas turbocharger, comprising a feed cone formed by a housing wall of the air inlet housing ( 24 ) for supplying air into a suction region of the compressor, wherein the inlet cone encloses a flow channel which extends in the flow direction as far as an exit plane of the inlet cone, characterized in that notches () are left from the outside, leaving a residual wall thickness (b) 25 ) into which the inlet cone ( 24 ) housing wall are formed, which notches extend along the axial extent of the inlet cone. Lufteintrittsgehäuse nach Anspruch 1, wobei mehrere Kerben vorgesehen sind und die Kerben entlang dem Umfang verteilt angeordnet sind. The air intake case of claim 1, wherein a plurality of notches are provided and the notches are distributed along the circumference. Lufteintrittsgehäuse nach Anspruch 2, wobei die Kerben gleichmässig entlang dem Umfang verteilt angeordnet sind. Air inlet housing according to claim 2, wherein the notches are arranged distributed uniformly along the circumference. Lufteintrittsgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kerben eine Tiefe von 70–80% der mittleren Wandstärke (a) der den Einlaufkonus (24) bildenden Gehäusewand aufweist, wobei als mittlere Wandstärke (a) die durchschnittliche Wandstärke entlang der Kerbe gilt. Air inlet housing according to one of claims 1 to 3, wherein the notches have a depth of 70-80% of the average wall thickness (a) of the inlet cone ( 24 ), wherein the average wall thickness (a) is the average wall thickness along the notch.
DE201310107134 2013-07-05 2013-07-05 Air inlet of a compressor of an exhaust gas turbocharger Withdrawn DE102013107134A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310107134 DE102013107134A1 (en) 2013-07-05 2013-07-05 Air inlet of a compressor of an exhaust gas turbocharger
KR1020140080929A KR20150005451A (en) 2013-07-05 2014-06-30 Air inlet of a compressor of an exhaust gas turbocharger
EP14175495.2A EP2821596A1 (en) 2013-07-05 2014-07-03 Air intake a compressor of an exhaust gas turbocharger
JP2014139660A JP2015014287A (en) 2013-07-05 2014-07-07 Air inflow housing of compressor of exhaust gas turbo charger
CN201410319189.0A CN104279190A (en) 2013-07-05 2014-07-07 Air intake part of compressor of exhaust gas turbocharger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310107134 DE102013107134A1 (en) 2013-07-05 2013-07-05 Air inlet of a compressor of an exhaust gas turbocharger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013107134A1 true DE102013107134A1 (en) 2015-01-08

Family

ID=51205188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310107134 Withdrawn DE102013107134A1 (en) 2013-07-05 2013-07-05 Air inlet of a compressor of an exhaust gas turbocharger

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2821596A1 (en)
JP (1) JP2015014287A (en)
KR (1) KR20150005451A (en)
CN (1) CN104279190A (en)
DE (1) DE102013107134A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9790958B2 (en) * 2015-10-14 2017-10-17 Hamilton Sundstrand Corporation Housing for air cycle machine compressor
DE102015014550A1 (en) * 2015-11-11 2017-05-11 Man Diesel & Turbo Se Intake system for an exhaust gas turbocharger and turbocharger
JP6847683B2 (en) * 2017-01-31 2021-03-24 三菱重工業株式会社 Centrifugal compressor and turbocharger
US11384937B1 (en) * 2021-05-12 2022-07-12 General Electric Company Swirler with integrated damper
DE102022123502A1 (en) 2022-09-14 2024-03-14 Man Energy Solutions Se Compressor of a turbocharger and turbocharger

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010027762A1 (en) * 2010-04-15 2011-10-20 Man Diesel & Turbo Se Insert piece for radial compressor of supercharger, has attaching units including ribs that are spaced with each other, base body including slot portion that is axially divided between ribs and extensively extended to wall of base body

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10050931C5 (en) * 2000-10-13 2007-03-29 Man Diesel Se Turbomachine with radial impeller
TW576886B (en) * 2001-05-04 2004-02-21 Abb Turbo Systems Ag Turbocharger having a radial-flow compressor and burst-protection arrangement for a radial-flow compressor of a turbocharger
EP1586745B1 (en) * 2004-04-13 2015-07-29 ABB Turbo Systems AG Compressor casing
JP5043686B2 (en) * 2005-02-23 2012-10-10 カミンズ・ターボ・テクノロジーズ・リミテッド Compressor
DE102005039820B4 (en) * 2005-08-22 2007-06-28 Man Diesel Se Containment safety device for turbomachinery with radial flow compressor wheel
EP2216516A1 (en) * 2009-02-04 2010-08-11 ABB Turbo Systems AG Burst protection device for radial compressor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010027762A1 (en) * 2010-04-15 2011-10-20 Man Diesel & Turbo Se Insert piece for radial compressor of supercharger, has attaching units including ribs that are spaced with each other, base body including slot portion that is axially divided between ribs and extensively extended to wall of base body

Also Published As

Publication number Publication date
CN104279190A (en) 2015-01-14
EP2821596A1 (en) 2015-01-07
JP2015014287A (en) 2015-01-22
KR20150005451A (en) 2015-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2054586B1 (en) Gas turbine
EP3167195B1 (en) Return channel of a multistage turbocompressor or turboexpander with rough wall surfaces
DE102016125189B4 (en) turbocharger
DE102013107134A1 (en) Air inlet of a compressor of an exhaust gas turbocharger
EP2499375B1 (en) Intermediate floor for a radial turbine engine
EP3091177B1 (en) Rotor for a flow engine and compressor
DE102010014900A1 (en) Secondary flow channel of a turbofan engine
DE112011104492T5 (en) Method for balancing a rotating arrangement of a gas turbine engine
DE102011106965A1 (en) Aircraft gas turbine engine with heat exchanger in the core engine housing
CH714392A2 (en) Centrifugal compressor and turbocharger.
DE102018101723A1 (en) Device and aircraft engine with a device
DE112012002923T5 (en) centrifugal compressors
WO2008023068A2 (en) Turbine housing
WO2007022648A1 (en) Centrifugal compressor
DE102012215413B4 (en) Assembly of an axial turbo machine
DE102010016893A1 (en) Compressor wheel element of a turbomachine
DE102014226700A1 (en) Compressor bucket of a gas turbine
EP3495639B1 (en) Compressor module for a turbomachine reducing the boundary layer in an intermediate compressor case
WO2015169509A1 (en) Compressor housing
DE102006010863B4 (en) Turbomachine, in particular compressor
DE102015103615A1 (en) centrifugal compressors
DE102008026744A1 (en) Blower for an internal combustion engine's exhaust gas turboblower has a blower casing and a blower wheel fitted inside the blower casing
WO2018177864A1 (en) Turbocharger for an internal combustion engine, and turbine housing
DE102018222681A1 (en) Aeroengine gas turbine low-pressure compressor
CH720036A2 (en) Turbine of a turbocharger and turbocharger

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee