WO2002090722A1 - Berstschutzvorrichtung für radialverdichter von turboladern - Google Patents

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WO2002090722A1
WO2002090722A1 PCT/CH2002/000238 CH0200238W WO02090722A1 WO 2002090722 A1 WO2002090722 A1 WO 2002090722A1 CH 0200238 W CH0200238 W CH 0200238W WO 02090722 A1 WO02090722 A1 WO 02090722A1
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wall
protection device
compressor
burst protection
insert wall
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PCT/CH2002/000238
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Zhanjun Hou
Josef Bättig
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Abb Turbo Systems Ag
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    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
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    • 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
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    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/23—Three-dimensional prismatic
    • F05D2250/232—Three-dimensional prismatic conical

Definitions

  • Burst protection device for radial compressors of turbochargers
  • the invention relates to a burst protection device for a radial compressor of a turbocharger, as described by the features of the preamble of claim 1, and to a turbocharger according to the features of the preamble of claim 10.
  • this In addition to the large force acting in the radial direction, this also creates a large force acting in the axial direction.
  • This force acting in the axial direction is transmitted through the insert wall to the compressor housing and further to the connection between the compressor housing and an upstream component, such as an intake manifold or a filter silencer.
  • an upstream component such as an intake manifold or a filter silencer.
  • the connection between the compressor housing and the upstream which is usually a screw connection, cannot withstand these large axial forces and parts of the compressor housing and the upstream component are thrown away axially.
  • the above-mentioned measures cannot counteract the danger to people and neighboring facilities.
  • the object of the present invention is therefore to provide a turbocharger with a radial compressor, in which, in the event of a compressor bursting, axial throwing away of housing parts or parts fastened to the compressor housing is prevented.
  • the burst protection device according to the invention for a radial compressor of a turbocharger has a flow channel which is delimited radially outwards by an insert wall above the rotor blades of the compressor wheel.
  • the insert wall has a predetermined breaking point above the blades or further downstream. In the event of a compressor wheel bursting, part of the axial forces are absorbed by the controlled breaking of the insert wall at the predetermined breaking point.
  • the connection between the compressor housing and the upstream component is not destroyed and the individual parts can no longer be thrown axially.
  • the predetermined breaking point is preferably designed in the form of a notch. This is easy to manufacture, inexpensive and allows a very defined break in the insert wall
  • the predetermined breaking point is arranged in the area between the rotor blades of the compressor wheel and adjacent guide vanes of a compressor diffuser. This arrangement of the predetermined breaking point leads to the absorption of the major part of the axial energy in the breaking off part of the insert wall.
  • the insert wall is radially surrounded by an inner wall of the compressor housing, which has at least a first section that tapers conically upstream, this section starting approximately at the level of the predetermined breaking point of the insert wall and having an initial radius there that is approximately the same size or is slightly larger than the radius of the insert wall at the predetermined breaking point.
  • the breaking off part of the insert wall which moves in the axial direction due to the absorption of a large part of the axial, kinetic energy, is braked in its axial movement by this conically tapering upstream axial section of the inner wall. By deforming this section of the inner wall and by friction losses, axial kinetic energy is destroyed.
  • brake elements projecting radially outward from the insert wall are provided, which in the case of the compressor wheel only interact with further conically tapering sections of the inner wall. This means that axial, kinetic energy, which is stored in the broken-off part of the insert wall, can be destroyed at the same time by friction and by deformation of the inner wall.
  • one or more of the conically tapering sections as brake lugs protruding radially inwards from the inner wall.
  • the brake lugs can be deformed without this having a deforming effect on the adjacent conical sections.
  • FIG. 1 shows in section along its machine axis a part of a compressor side of a turbocharger with a radial compressor according to the prior art
  • FIG. 2 shows in section along its machine axis a part of a compressor side of a turbocharger according to the invention with a burst protection device according to the invention
  • FIG. 3 analogous to the illustration in FIG. 2, a further embodiment of the burst protection device according to the invention.
  • FIG. 1 shows in section along its machine axis 10 a section of a turbocharger with a radial compressor 12 on the compressor side.
  • the radial compressor 12 has a compressor wheel 14 with rotor blades 16 mounted on a shaft 13.
  • the blades 16 protrude into a flow channel, which is marked by arrows 18.
  • This flow channel 18 is delimited radially outwards by an insert wall 20, at least in the area above the moving blades 16.
  • the compressor diffuser 22 has guide vanes 40 and is connected by means of a screw 23 on the one hand to the insert wall 20 and on the other hand to a compressor housing 24 surrounding the compressor wheel 14.
  • the compressor housing 14 has an outer housing part 26 and an inner wall 28.
  • the inner wall 28 connects directly to the radially extending region of the insert wall 20 and radially surrounds the axially extending region of the insert wall 20.
  • the compressor housing 24 is on the gas inlet side by means of a connection 30, which is designed here in the form of a screw connection, connected to an upstream component 32.
  • This upstream component 32 can be, for example, an intake manif
  • the compressor wheel 14 acts like a wedge between the compressor diffuser 22 and the insert wall 20.
  • the large axial forces thus generated are transmitted through the insert wall 20 to the inner wall 28 and further to the connection 30. If the axial forces are too great, the connection 30 does not withstand the sudden load and the upstream component 32 and the inner wall 28 and the insert wall 20 are thrown away axially.
  • turbocharger 12 with the compressor wheel 14, the moving blades 16, the insert wall 20, the compressor diffuser 22 and the compressor housing 24, 26, 28 together with the upstream component 32 is basically of the same construction, as shown in the turbocharger from the prior art in FIG. 1
  • the turbocharger according to the invention for the radial compressor 12 has a burst protection device 34 which prevents the housing parts 28, the insert wall 20 and upstream components 32 from being thrown axially away.
  • the burst protection device 34 comprises the insert wall 20, which delimits the flow channel 18 radially outward over the rotor blades 16 of the compressor wheel 14, the Insert wall has a predetermined breaking point 36.
  • this predetermined breaking point 36 is arranged in the area 38 between the axially and the radially extending area of the insert wall 20, specifically between the rotor blades 16 of the compressor wheel 14 and the guide blades 40 of the compressor diffuser 22.
  • the inner wall 28 has, in its part adjoining the radially extending region of the insert wall 20, an initial radius Ra which is approximately as large or slightly larger than the radius Re of the insert wall 20 in the region of the predetermined breaking point 36
  • Inner wall 28 in a first conically tapering section 42 with an incline of approximately 5 °.
  • the inner wall 28 tapers with an incline of approximately 40 °.
  • conically tapering sections 46 of the inner wall 28 which cooperate with brake elements 48 projecting radially outward from the insert wall 20.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the burst protection device 34 according to the invention, in which a plurality of the sections 44, 46 tapering conically upstream are designed as brake lugs 50 projecting radially inwards from the inner wall 28.
  • the predetermined breaking point 36 can also be arranged at another location in the area above the blades, between the axially and the radially extending area of the insert wall 20 or even in the upstream area of the radially extending area of the insert wall 20. If not too great axial forces are expected, it is possible to provide only the predetermined breaking point 36 in the insert wall 20.
  • the conical slopes of the inner wall can be approximately in the range between 5 ° and 30 ° for the first section 42 and approximately in the range between 5 ° and 50 ° in the further sections 44, 46.
  • Brake elements 48 and brake lugs 50 are preferably formed in one piece with the insert wall 20 or with the inner wall 28, as shown in FIGS. 2 and 3. But they can also be designed as separate components.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Turbolader mit Radialverdichter (12), bei dem im Falle eines Verdichterradberstens ein axiales Wegschleudern von Gehäuseteilen (28, 20) oder am Verdichtergehäuse (24, 26, 28) befestigten Bauteilen (32) verhindert wird. Der Turbolader weist eine Berstschutzvorrichtung (34) mit einer einen Strömungskanal (18) über den Laufschaufeln (16) des Verdichterrades (14) radial aussen begrenzenden Einsatzwand (20) auf, die mit einer Sollbruchstelle (36) versehen ist.

Description

Berstschutzvorrichtung für Radialverdichter von Turboladern
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Berstschutzvorrichtung für einen Radialverdichter eines Turboladers, wie sie durch die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruchs 1 beschrieben ist sowie einen Turbolader gemäss den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 10.
Stand der Technik
Mit den zunehmenden Anforderungen an Abgasturbolader hinsichtlich der Druckverhältnisse, ist auch die Gefahr des Verdichterradberstens in Folge der immensen Fliehkräfte gestiegen. Ein Verdichterradbersten stellt für die sich in der Umgebung des Turboladers befindlichen Menschen und Gegenstände eine erhebliche Gefahr dar, da die Bruchstücke des Verdichterrades mit ihrer grossen kinetischen Energie die Aussenwände des Abgasturboladers durchschlagen können. Umherfliegende Bruchstücke können für Menschen tödlich sein und an benachbarten Anlagen erheblichen Schaden anrichten.
Um das Durchschlagen der Aussenwände des Turboladers durch in radialer Richtung weggeschleuderte Bruchstücke zu verhindern, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden. Beispielsweise hat man für die das Verdichterrad radial nach aussen umgebenden Gehäuseteile grösserer Wanddicken vorgesehen. Oder man hat zusätzliche Berstschutzringe, wie sie z.B. auch in DE-A-196 40 654 und US-4,955,192 und WO- 92/07180 für Radialturbinen vorgeschlagen werden, im Bereich um das Verdichterrad angeordnet. Beim Bersten des Radialverdichters wirkt das Verdichterrad aber wie ein Keil zwischen einem stromab im Strömungskanal dem Verdichterrad benachbarten Verdichterdiffusor und einer den Strömungskanal radial aussen im Bereich über den Laufschaufeln des Verdichters begrenzenden Einsatzwand. Dadurch entsteht neben der grossen in radialer Richtung wirkenden Kraft auch eine grosse in axialer Richtung wirkende Kraft. Diese in axialer Richtung wirkende Kraft wird durch die Einsatzwand auf das Verdichtergehäuse übertragen und weiter auf die Verbindung zwischen Verdichtergehäuse und einem vorgeschalteten Bauteil, wie z.B. einen Ansaugstutzen oder einen Filterschalldämpfer. Oft kann die Verbindung zwischen Verdichtergehäuse und vorgeschaltetem, welche meist eine Schraubverbindung ist, diesen grossen axialen Kräften nicht standhalten und Teile des Verdichtergeh.äuses sowie das vorgeschaltete Bauteil werden axial weggeschleudert. Der hierdurch bestehenden Gefahr für Menschen und benachbarte Anlagen vermögen die obengenannten Massnahmen nicht entgegenzuwirken.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen Turbolader mit Radialverdichter zur Verfügung zu stellen, bei dem im Falle eines Verdichterberstens ein axiales Wegschleudern von Gehäuseteilen oder am Verdichtergehäuse befestigten Teilen verhindert wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Turbolader gemäss den Merkmalen des Anspruches 10 sowie durch ein Berstschutzvorrichtung gemäss den Merkmalen des Anspruches 1.
Die erfindungsgemässe Berstschutzvorrichtung für einen Radialverdichter eines Turboladers weist einen Strömungskanal auf, der über den Laufschaufeln des Verdichterrades durch eine Einsatzwand radial nach aussen begrenzend ist. Die Einsatzwand weist über den Laufschaufeln oder weiter stromab eine Sollbruchstelle auf. Im Falle eines Verdichterradberstens wird ein Teil der axialen Kräfte durch das kontrollierte Brechen der Einsatzwand an der Sollbruchstelle aufgenommen. Zudem wird der Kraftfluss über die Einsatzwand auf ein die Einsatzwand radial aussen umgebendes Gehäuseteil und weiter auf eine Verbindung zwischen Verdichtergehäuse und vorgeschaltetem Bauteil, wie z.B. einen Ansaugstutzen oder einen Filterschalldämpfer durch den Bruch der Einsatzwand unterbrochen. Die Verbindung zwischen Verdichtergehäuse und vorgeschaltetem Bauteil wird nicht zerstört und die einzelnen Teile können nicht mehr axial weggeschleudert werden.
Vorzugsweise ist die Sollbruchstelle in Form einer Kerbe ausgestaltet. Dies ist einfach in der Herstellung, kostengünstig und erlaubt einen sehr definierten Bruch der Einsatzwand
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Sollbruchstelle im Bereich zwischen den Laufschaufeln des Verdichterrades und stromab benachbarten Leitschaufeln eines Verdichterdiffusors angeordnet. Diese Anordnung der Sollbruchstelle führt zur Aufnahme des grössten Teils der axialen Energie in abbrechenden Teil der Einsatzwand.
Besonders Vorteilhaft ist es, wenn die Einsatzwand radial von einer Innenwand des Verdichtergehäuses umgeben ist, die wenigstens einen ersten, sich konisch stromauf verjüngenden Abschnitt aufweist, wobei dieser Abschnitt etwa auf der Höhe der Sollbruchstelle der Einsatzwand beginnt und dort einen Anfangsradius aufweist, der etwa gleichgross oder etwas grösser als der Radius der Einsatzwand an der Sollbruchstelle ist. Das abbrechende Teil der Einsatzwand, das sich wegen der Aufnahme eines grossen Teils der axialen, kinetischen Energie in axialer Richtung bewegt, wird durch diesen konisch sich stromauf in Achsrichtung verjüngenden ersten Abschnitt der Innenwand in seiner axialen Bewegung gebremst. Durch Verformung dieses Abschnittes der Innenwand und durch Reibungsverluste wird axiale kinetische Energie vernichtet.
Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, den ersten, konisch sich stromauf verjüngenden Abschnitt der Innenwand mit einer Steigung im Bereich etwa zwischen 5° und 20° auszugestalten. Auf diese Weise kann ein grosser Teil der axialen, kinetischen Energie vernichtet und gleichzeitig gewährleistet werden, dass sich die Innenwand nur verformt und nicht durchschlagen wird.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn sich an den ersten, konisch sich stromauf verjüngenden Abschnitt weitere konische sich stromauf verjüngende Abschnitte mit vorzugsweise unterschiedlichen Steigungen anschliessen. Dies erlaubt jeweils eine Optimierung zwischen der im Bruchstück der Einsatzwand noch vorhandenen axialen, kinetischen Energie und der Vernichtung dieser kinetischen Energie durch Reibung und durch Verformung der Innenwand.
Als sehr vorteilhaft in diesem Sinne hat es sich herausgestellt die Steigung eines zweiten, sich an den ersten Abschnitt anschliessenden, sich stromauf konisch verjüngender Abschnitts im Bereich von 30° bis 50° zu wählen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind radial von der Einsatzwand nach aussen abstehende Bremselemente vorgesehen, die im Falle des Verdichterradberstens mit weiteren konisch sich stromauf verjüngenden Abschnitten der Innenwand zusammenwirken. Damit kann gleichzeitig an mehreren Orten durch Reibung und durch Verformung der Innenwand axiale, kinetische Energie, die in dem abgebrochenen Teil der Einsatzwand gespeichert ist, vernichtet werden.
Ebenfalls sehr vorteilhaft ist es einen oder mehrere der konisch sich stromauf verjüngenden Abschnitte als von der Innenwand radial nach innen abstehende Bremsnasen auszugestalten. Die Bremsnasen können Verformt werden ohne, dass dies eine verformende Wirkung auf die benachbarten konischen Abschnitte hat.
Ein erfindungsgemässer Turbolader mit einem Radialverdichter, der eine oben beschriebene erfindungsgemässe Berstschutzvorrichtung aufweist, stellt im Falle eines Verdichterradberstens eine geringere Gefahr für sich beim Turbolader aufhaltende Menschen und benachbarte Anlagen dar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:
Fig. 1 im Schnitt entlang seiner Maschinenachse einen Teil einer Verdichterseite eines Turboladers mit Radialverdichter gemäss dem Stand der Technik;
Fig. 2 im Schnitt entlang seiner Maschinenachse einen Teil einer Verdichterseite eines erfindungsgemässen Turboladers mit einer erfindungsgemässen Berstschutzvorrichtung; und
Fig. 3 analog zu der Darstellung in Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Berstschutzvorrichtung.
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die beschriebene Ausführungsform steht beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und hat keine beschränkende Wirkung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt im Schnitt entlang seiner Maschinenachse 10 einen verdichterseitigen Ausschnitt eines Turboladers mit einem Radialverdichter 12. Der Radialverdichter 12 weist ein auf einer Welle 13 gelagertes Verdichterrad 14 mit Laufschaufeln 16 auf. Die Laufschaufeln 16 ragen in einen Strömungskanal, der durch Pfeile 18 markiert ist. Dieser Strömungskanal 18 wird zumindest im Bereich über den Laufschaufeln 16 radial nach aussen durch eine Einsatzwand 20 begrenzt. Die Einsatzwand 20 erstreckt sich einerseits axial begrenzt den Gaseintrittsbereich radial nach aussen, geht dann in einen den Konturen der Laufschaufeln angepassten Bereich über und bildet schliesslich mit einem sich etwa radial erstreckenden Bereich eine äussere Begrenzungswand des Strömungskanals 18 im Bereich eines stromab der Laufschaufeln 16 angeordneten Verdichterdiffusors 22. Der Verdichterdiffusor 22 weist Leitschaufeln 40 auf und ist mittels einer Schraube 23 einerseits mit der Einsatzwand 20 anderseits mit einem das Verdichterrad 14 umgebenden Verdichtergehäuse 24 verbunden. Das Verdichtergehäuse 14 weist einen äusseren Gehäuseteil 26 und eine Innenwand 28 auf. Die Innenwand 28 schliesst direkt an die den sich radial erstreckenden Bereich der Einsatzwand 20 an und umgibt radial aussen den sich axial erstreckenden Bereich der Einsatzwand 20. Das Verdichtergehäuse 24, ist gaseinlassseitig mit Hilfe einer Verbindung 30, die hier in Form einer Schraubverbindung ausgestaltet ist, mit einem vorgeschalteten Bauteil 32 verbunden. Dieses vorgeschaltete Bauteil 32 kann beispielsweise ein Ansaugstutzen oder ein Filterschaldämpfer sein.
Im Falle eines Verdichterberstens wirkt das Verdichterrad 14 wie ein Keil zwischen dem Verdichterdiffusor 22 und der Einsatzwand 20. Die dadurch entstehenden, grossen axialen Kräfte werden bei diesem Radialverdichter 12 durch die Einsatzwand 20 auf die Innenwand 28 und weiter auf die Verbindung 30 übertragen. Bei zu grossen axialen Kräften hält die Verbindung 30 der plötzlichen Belastung nicht stand und das vorgeschaltete Bauteil 32 sowie die Innenwand 28 und die Einsatzwand 20 werden axial weggeschleudert.
Bei einem erfindungsgemässe Turbolader mit Radialverdichter, von dem ein Teil der Verdichterseite analog zu der Darstellung in Fig. 1 in Fig. 2 gezeigt ist, kann dies nicht passieren. Der Radialverdichter 12 mit dem Verdichterrad 14 den Laufschaufeln 16, der Einsatzwand 20, dem Verdichterdiffusor 22 und das Verdichtergehäuse 24, 26, 28 samt dem vorgeschalteten Bauteil 32 ist prinzipiell gleich aufgebaut, wie bei dem Turbolader aus dem Stand der Technik gezeigt in Fig. 1. Im Gegensatz zum Stand der Technik weist der erfindungsgemässe Turbolader für den Radialverdichter 12 aber eine Berstschutzvorrichtung 34 auf, die ein axiales Wegschleudern von Gehäuseteilen 28, der Einsatzwand 20 und vorgeschalteten Bauteilen 32 verhindert.
Die Berstschutzvorrichtung 34 umfasst die Einsatzwand 20, die den Strömungskanal 18 über den Laufschaufeln 16 des Verdichterrades 14 radial nach aussen begrenzt, wobei die Einsatzwand eine Sollbruchstelle 36 aufweist. Diese Sollbruchstelle 36 ist in dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel im Bereich 38 zwischen dem sich axial und dem sich radial erstreckenden Bereich der Einsatzwand 20, und zwar zwischen den Laufschaufeln 16 des Verdichterrades 14 und den Leitschaufeln 40 des Verdichterdiffusors 22 angeordnet. Die Innenwand 28 weist in ihrem an den sich radial erstreckenden Bereich der Einsatzwand 20 anschliessenden Teil einen Anfangsradius Ra auf der etwa so gross oder etwas grösser ist wie der Radius Re der Einsatzwand 20 im Bereich der Sollbruchstelle 36. Von diesem Anfangsradius Ra aus verjüngt sich die Innwand 28 in einem ersten sich konisch stromauf verjüngenden Abschnitt 42 mit einer Steigung von etwa 5°. In einem zweiten, sich stromauf konisch verjüngenden Abschnitt 44, der sich stromauf an den ersten Abschnitt 42 anschliesst, verjüngt sich die Innenwand 28 mit einer Steigung von etwa 40°. Es sind noch weitere, sich konisch stromauf verjüngende Abschnitte 46 der Innwand 28 vorgesehen, die mit radial nach aussen von der Einsatzwand 20 abstehenden Bremselementen 48 zusammenwirken.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässe Berstschutzvorrichtung 34 dargestellt, bei der mehrere, der sich stromauf konisch verjüngenden Abschnitte 44, 46 als von der Innwand 28 radial nach innen abstehende Bremsnasen 50 ausgebildet sind.
Natürlich kann die Sollbruchstelle 36 auch an einer anderen Stelle im Bereich über den Laufschaufeln, zwischen dem sich axial und dem sich radial erstreckenden Bereich der Einsatzwand 20 oder sogar im stromauf gelegenen Bereich des sich radial erstreckenden Bereichs der Einsatzwand 20 angeordnet sein. Wenn nicht allzu grosse axiale Kräfte erwartet werden, ist es möglich nur die Sollbruchstelle 36 in der Einsatzwand 20 vorzusehen. Die konischen Steigungen der Innenwand können für den ersten Abschnitt 42 etwa im Bereich zwischen 5° und 30° und in den weiteren Abschnitten 44, 46 etwa im Bereich zwischen 5° und 50° liegen. Bremselemente 48 und Bremsnasen 50 sind vorzugsweise einstückig mit der Einsatzwand 20 bzw. mit der Innenwand 28 ausgebildet, wie dies in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Sie können aber auch als separate Bauteile ausgeführt sein.
Bezugszeichenliste
10 Maschinenachse
12 Radialverdichter
13 Welle
5 14 Verdichterrad
16 Laufschaufel
18 Strömungskanal
20 Einsatzwand
22 Verdichterdiffusor
10 23 Schraube
24 Verdichtergehäuse
26 äusseres Gehäuseteil
28 Innenwand
30 Verbindung
15 32 vorgeschaltetes Bauteil
34 Berstschutzvorrichtung
36 Sollbruchstelle
38 stromab gelegener Bereich
40 Leitschaufel
20 42 erster Abschnitt
44 zweiter Abschnitt
46 weitere Abschnitte
48 Bremselement
50 Bremsnase

Claims

PATENTANSPRUECHE
1. Berstschutzvorrichtung für einen Radialverdichter eines Turboladers mit einer einen Strömungskanal über den Laufschaufeln des Verdichterrades radial aussen begrenzenden Einsatzwand, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzwand (20) eine Sollbruchstelle (36) aufweist.
2. Berstschutzvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle im Bereich (38) zwischen einem sich axial erstreckenden Bereich und einem sich radial erstreckenden Bereich der Einsatzwand (20) angeordnet und vorzugsweise in Form einer Kerbe ausgestaltet ist.
3. Berstschutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (36) im Bereich zwischen den Laufschaufeln (16) des Verdichterrades (14) und den Leitschaufeln (40) des Verdichterdiffusors (22) angeordnet ist.
4. Berstschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzwand (20) radial von einer Innenwand (28) eines Verdichtergehäuses (24) umgeben ist, wobei die Innenwand (28) wenigstens einen ersten, sich konisch stromauf verjüngenden Abschnitt (42) aufweist, der etwa auf der Höhe der Sollbruchstelle (36) der Einsatzwand (20) beginnt und zwar mit einem Anfangsradius (Ra) , der etwa gleichgross oder etwas grösser als der Radius (Re) der Einsatzwand (20) an der Sollbruchstelle (36) ist.
5. Berstschutzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (28) weitere konische sich stromauf verjüngende Abschnitte (44, 46) mit vorzugsweise unterschiedlichen Steigungen aufweist.
6. Berstschutzvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung im ersten, konisch sich stromauf verjüngenden Abschnitt (42) etwa im Bereich zwischen 5° und 20° liegt.
7. Berstschutzvorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter, sich an den ersten Abschnitt (42) anschliessender konisch sich stromauf verjüngender Abschnitt (44) eine Steigung im Bereich von 30° bis 50° aufweist.
8. Berstschutzvornchtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren konisch sich stromauf verjüngenden Abschnitte (44, 46) der
Innenwand (28) im Falle des Verdichterradberstens mit radial von der Einsatzwand (20) nach aussen abstehenden Bremselementen (48) zusammenwirken.
9. Berstschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der konisch sich stromauf verjüngenden Abschnitte (42, 44, 46) durch von der Innenwand (28) radial nach innen abstehende Bremsnasen (50) gebildet werden.
10. Turbolader mit einem Radialverdichter dessen Verdichterrad mit seinen Laufschaufeln in einen Strömungskanal hineinragt, der radial nach aussen zumindest über den Laufschaufeln durch eine Einsatzwand begrenzend ist, dadurch gekennzeichnet, dass einer Berstschutzvorrichtung (34) gemäss einem der Ansprüchen 1 bis 9 vorgesehen ist.
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