(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、その破損保護装置でもって、圧縮機ハウジング部材の軸線方向の位置移動が、作用する力の正確な知識無しでも、予め設定された構造空間内において境界され得る、排気ガスターボ過給器のラジアル圧縮機のための破損保護装置を提供することである。【解決手段】  排気ガスターボ過給器の圧縮機の破損保護装置は、２つの抑止要素２１、３１を有しており、これら抑止要素が、圧縮機羽根車の破損の場合に、順々に、即ち時系列的および空間的に、分離されて相互に作用する状態になる。挿入壁１０は、軸線方向に位置移動し、且つ、抑止突出部１１が、順々にこれら両方の抑止要素内において係合する。このことによって、エネルギーは、段階的に緩和され、且つ同時に、作用する力がコントロール不能に高いレベルへと上昇することが防止される。【選択図】      図２
2006312934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ過給器のラジアル圧縮機の破損保護装置であって、この破損保護装置が、
流動通路（４０）を圧縮機羽根車のローターブレードにわたって、半径方向に外側で境界する、圧縮機ハウジング−挿入壁（１０）、および、
この挿入壁（１０）を半径方向に外側で囲繞する、圧縮機ハウジング−外側壁（２０）を有し、その際、
この挿入壁（１０）に沿って、半径方向に外方へと突出する抑止突出部（１１）画設けられており、および、
この挿入壁と外側壁との間に、少なくとも２つの、軸線方向に位置ずれされた、環状体形状の開口部を形状賦与する抑止要素（２１、３１）が、この挿入壁（１０）の軸線方向の位置移動の際の、この挿入壁の抑止突出部（１１）の抑止のために設けられている様式の上記破損保護装置において、
両方の抑止要素（２１、３１）は、これら抑止要素が挿入壁（１０）の軸線方向の位置移動の際に、順々にこの挿入壁の抑止突出部（１１）と協働するように、相互に分離された状態で設けられていることを特徴とする破損保護装置。
【請求項２】
両方の抑止要素（２１、３１）は、相互に分離された状態で圧縮機ハウジングに沿って固定されていることを特徴とする請求項１に記載の破損保護装置。
【請求項３】
両方の抑止要素（２１、３１）は、軸線方向において、相互に分離された状態で圧縮機ハウジングに沿って固定されていることを特徴とする請求項２に記載の破損保護装置。
【請求項４】
第１の抑止要素（３１）は、圧縮機ハウジングの挿入壁（１０）と外側壁（２０）との間に設けられた中間壁（３０）の一部であることを特徴とする請求項２または３に記載の破損保護装置。
【請求項５】
第２の抑止要素（２１）は、圧縮機ハウジングの外側壁（２０）に沿って固定されており、且つ、半径方向に内方へと案内された支持壁（２２）の一部であることを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載の破損保護装置。
【請求項６】
支持壁（２２）は、外周方向に波形に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の破損保護装置。
【請求項７】
抑止要素（２１、３１）は、環状体形状の開口部を境界していること、および、
抑止突出部（１１）が、最大の外側半径（Ｒ１１）を有しており、この外側半径が、これら抑止要素によって境界された環状体形状の開口部の、両方の最小の内側半径（Ｒ２１、Ｒ３１）よりも大きいように構成されていること、
を特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の破損保護装置。
【請求項８】
更に上流側に設けられた抑止要素の開口部の最小の内側半径Ｒ２１は、他の抑止要素の最小の内側半径Ｒ３１よりも小さいように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の破損保護装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一つに記載の破損保護装置を備えていることを特徴とするラジアル圧縮機。
【請求項１０】
請求項９のラジアル圧縮機を備えることを特徴とする排気ガスターボ過給器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念の特徴に記載されているような、ラジアル圧縮機のための破損保護装置、並びに、このような破損保護装置を有するラジアル圧縮機、および排気ガスターボ過給器に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガスターボ過給器内において、ラジアル圧縮機が組み込まれており、これらラジアル圧縮機は、高い周速でもって回転する。構造部材内において、このことによって、高い運動エネルギーが蓄積されている。圧力挙動に関しての、排気ガスターボ過給器に対する増大する諸要件でもって、同様に圧縮機羽根車の破損の危険も、莫大な遠心力の結果として増大されている。人員も有価物も危険に曝さないために、圧縮機羽根車の破損の場合に、如何なる破片も、これら破片の大きな運動エネルギーを伴って、この羽根車を囲繞するハウジングを貫いて外方へと達しないことが要求される。
【０００３】
国際公開第０２/０９０７２２号パンフレット（特許文献１）は、ターボ過給器のラジアル圧縮機のための破損保護装置を記載しており、この破損保護装置の場合、圧縮機羽根車がハウジング部材によって囲繞されており、これらハウジング部材が、この圧縮機羽根車内において蓄積されたエネルギーを収容することが可能な状態にある。この圧縮機ハウジングから抜け出す破壊部片の防止は、「封じ込め（containment）」と称される。圧縮機羽根車の破損の際に、この圧縮機羽根車を囲繞するハウジング部材、特に流動通路を境界する（begrenzende）圧縮機の挿入壁は、少なくとも２つの部分、即ち軸線流動方向から半径流動方向内への流動方向転換の領域内における１つの半径方向の部分、並びに入口領域を圧縮機羽根車の上流側で囲繞する１つの軸線方向の環状体に、ばらばらにされる。エネルギーの大きな部分は、半径方向に、この挿入壁に作用する力を介して緩和される。この圧縮機羽根車の破損の際に、しかしながら同様に軸線方向力も発生する。このことは、圧縮機ハウジングの部材が、軸線方向に、圧縮機入口の方向に位置移動されることを誘起する。許容されていない位置移動を防止するために、一般的な、軸線方向に作用するねじ継ぎ手、または形状一体的な要素が使用される。国際公開第０２/０９０７２２号パンフレット（特許文献１）から公知の破損保護装置は、制動装置を有しており、これら制動装置が、軸線方向に位置移動するハウジング部材に対して作用し、且つ制動をかける。その際、この挿入壁は、圧縮機ハウジング中間壁の１つのリブにおいて、または同時に多数のリブにおいて制動される。
【０００４】
破損の場合に作用する力が精確に周知されていないので、構造部材に作用し且つこれら力を軸線方向に抑止すべき、制動要素の正確な寸法設定は、容易な課題ではない。これら要素が過大に寸法設定されている場合、抑制され得ない過度に高い力が発生する可能性がある。これら要素が、これとは反対に、過小に寸法設定されている場合、このハウジングからの軸線方向への個別の圧縮機羽根車部材の抜け出しを防止するために、抑止作用は十分ではない。
【特許文献１】国際公開第０２/０９０７２２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の課題は、その破損保護装置でもって圧縮機ハウジング部材の軸線方向の位置移動が、作用する力の正確な知識無しでも、予め設定された構造空間内において限定され（begrenzt）得る、排気ガスターボ過給器のラジアル圧縮機のための破損保護装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴による、ターボ過給器のラジアル圧縮機のための破損保護装置によって解決される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、この目的は、２つまたは多数の抑止処置が、順々に、即ち時系列的および空間的に、分離されて（getrennt）相互に作用する状態になることによって達せられる。このことによって、エネルギーは、段階的に緩和され、且つ同時に、作用する力がコントロール不能に高いレベルへと上昇することが防止される。
【０００８】
第１の抑止要素が乗り越えられた場合、残りの挿入壁から分離された、軸線方向の環状体は、第２の抑止要素が係合状態になるまで、軸線方向において、タービン軸から離れて位置移動する。
【０００９】
この位置移動した挿入壁には、第１の抑止要素の係合の後、且つ第２の抑止要素が係合の状態になる前に、軸線方向に位置移動のために十分なスペースが残っている。従って、破損された圧縮機羽根車の運動エネルギーを緩和するために、圧縮機ハウジングの内側で十分なスペースが存在している。
【００１０】
必要のある場合には、第３のまたは更なる抑止要素が係合され得る。
【００１１】
上記された破損保護装置を有する本発明によるラジアル圧縮機を備える本発明によるターボ過給器は、圧縮機羽根車の破損の場合に、このターボ過給器に係わり合う人員および隣接する設備のための比較的に僅かの危険を具現する。
【００１２】
更なる利点は、従属請求項から与えられる。
【００１３】
次に、本発明の破損保護装置を図に基づいて詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、排気ガスターボ過給器の圧縮機の断面を示している。圧縮されるべき空気の流動経過は、図内において矢印でもって示されている。これら表示は、上流側および下流側で、この流動経過に関連している。破線で示されているように、圧縮機羽根車６０は回転軸線Ａの上に設けられており、この圧縮機羽根車が、種々のハウジング部材によって囲繞されている。これら表示は、半径方向、軸線方向、および同軸方向で、この回転軸線Ａに関連している。
【００１５】
すぐ半径方向に、圧縮機羽根車の上に、およびこの圧縮機羽根車を貫いて通じている流動通路４０の外側で、挿入壁１０が設けられている。この挿入壁１０は、この流動通路を半径方向に外側で境界しており、且つ、外側のハウジング部材に対するこの挿入壁１０のそれぞれの固定の様式に応じて、この圧縮機羽根車の上流側から、この圧縮機羽根車６０を越えて、この圧縮機羽根車の下流側に設けられているディヒューザーの領域内へと通じている。半径方向に、この挿入壁の外側で、外側の圧縮機ハウジング壁２０が設けられており、この圧縮機ハウジング壁２０を介して、例えば、圧縮されるべき空気を供給するための、フィルター消音機５０、または吸気接続用パイプが、この圧縮機ハウジングに固定されている。この圧縮機ハウジング壁２０は、このディヒューザーの領域内において、直接的に、または更に別のハウジング部材を介して、この挿入壁１０と結合されている。
【００１６】
本発明による破損保護装置は、圧縮機羽根車６０の破損の場合に、この圧縮機羽根車の領域内において分離された挿入壁１０を、軸線方向に制動すべきであり、且つ従って、圧縮機ハウジングからの軸線方向の流出を阻止するべきである。この目的のために、この挿入壁１０に沿って、半径方向に外方へと突出する同軸に設けられた抑止突出部１１が設けられており、この抑止突出部は、この圧縮機羽根車の破損の場合に、制動要素と協働すべきである。これら制動要素は、中央の開口部を有して形成された、環状体形状の抑止要素３１および２１として形成されている。第１の抑止要素３１は、この挿入壁１０と圧縮機ハウジング壁２０との間に設けられた中間壁３０に固定されている。この第１の抑止要素３１は、図１による実施形態において、挿入壁の抑止突出部との直接的な接触状態にあり、従って、圧縮機羽根車の破損の場合に、この挿入壁が、直接的に、一度、この挿入壁の軸線方向の移動において制動される。抑止突出部および抑止要素は、フランジ、または互いに乗り上げるくさび面でもって、またはその上さらに、ねじ継ぎ手を介して互いに結合されている。選択的に、抑止突出部と第1の抑止要素３１との間に、同様にほんの少しだけ軸線方向の間隔が存在することは可能である。この場合、挿入壁がまさしく軸線方向に位置がすれた後に、破損保護装置の第1の制動段は初めてグリップする。この実施形態は、この挿入壁に対する、通常はこの挿入壁の上記の破損を誘起する最初の一撃が、直接的に制動装置に影響を及ぼさず、且つ、直接的にこの第１の抑止要素３１に損傷を与えることの利点を有している。
【００１７】
第２の抑止要素２１は、第１の抑止要素３１に対して軸線方向において位置ずれされた状態で設けられている。この第２の抑止要素は、同軸に設けられ周囲に延在する、中央の開口部を有する環状体を備えている。この周囲に延在する環状体は、半径方向に内側の、支持壁２２の境界であり、この支持壁が外側壁２０に固定されている。この支持壁は、図１内において示されているように、付加的な補強のために波形に形成されている。
【００１８】
抑止突出部１１、および抑止要素２１および３１の相対的な寸法は、図２内における概略的な図示に基づいて説明され得る。この抑止突出部は、最大の外側半径Ｒ１１を有している。この最大の外側半径Ｒ１１は、同軸に設けられた抑止突出部の最も大きな半径を示している。この抑止突出部が、この図において示されているように、くさび面を備えている場合、この最大の外側半径Ｒ１１は、最も外側のくさび尖端の半径である。これら抑止要素２１もしくは３１は、最小の内側半径Ｒ２１もしくはＲ３１を有している。この最小の内側半径は、それぞれに、これら抑止要素内における開口部の最も小さな半径を示している。これら抑止要素の開口部が、この図において示されているように、くさび面を備えている場合、この最小の半径は、最も内側のくさび尖端の半径、もしくは、同軸に設けられた開口部の最も狭小の位置である。
【００１９】
抑止突出部が、抑止要素と協働可能であるために、最大の外側半径Ｒ１１は、最小の内側半径Ｒ２１およびＲ３１より大きくなければならない。従って、この抑止突出部が挿入壁を軸線方向の道程の上でこれら抑止突出部内への係合によって制動可能であることが、単に保障されている。有利な方法で、第２の抑止要素２１の開口半径、即ち最小の内側半径Ｒ２１は、第１の抑止要素３１の開口半径、即ち最小の内側半径Ｒ３１よりも小さい。この抑止突出部１１が、この第１の抑止要素３１を突き抜ける際の最も厚みのある位置において、この抑止要素３１の開口部の寸法、即ち最小の内側半径Ｒ３１まで低減されるべき場合、第２の抑止要素は、より小さな開口半径のおかげで、それにも拘らず抑止突出部１１の妨げとなり、且つ従って、この第２の抑止要素の制動作用を発揮可能になる。
【００２０】
抑止突出部１１は、基本的に、円筒形の、周囲に延在する環状体として形成されている。選択的に、この抑止突出部が、外周に沿って、２つまたは多数の部分に分割されていることも可能であり、従って、圧縮機羽根車の破損の場合に、この抑止突出部に作用する力、およびこのことによって誘起される応力は、全外周にわたって拡散され得ない。
【００２１】
必要のある場合には、第３のまたは更なる抑止要素が設けられることは可能であり、これら抑止要素は、第１と第２の抑止要素との間の領域内か、それともこの第２の抑止要素の更に上流側かに設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による破損保護装置を有する排気ガスターボ過給器の圧縮機ハウジングの断面図のである。
【図２】図１による本発明による破損保護装置の、抑止装置な、概略的な拡大された図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  挿入壁
１１  抑止突出部
２０  圧縮機ハウジング外側壁
２１  抑止要素
２２  支持壁
３０  圧縮機ハウジング中間壁
３１  抑止要素
４０  流動通路
５０  吸気ハウジング
６０  圧縮機羽根車
Ａ    圧縮機羽根車の回転軸線
Ｒ１１  抑止突出部の最大の外側半径
Ｒ２１、Ｒ３１  抑止要素の最小の内側半径
【図１】
2006312934.tif 000003
【図２】
2006312934.tif 000004