(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮機ロータの破片による、圧縮機ハウジングと吸引要素間のフランジ接続部の破損を防止する。【解決手段】吸引要素（３４）のラジアル方向内側部分（３４ａ）とインサート部（２５）の上流部分（３３）との隣接する表面が、円筒状表面に配置されている。【選択図】図２
2019167960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心圧縮機（２１）、特に排ガスターボ過給機の遠心圧縮機であって、
圧縮機ロータ（２２）と、
ラジアル方向外側を構成する螺旋状ハウジング部（２４）、及びラジアル方向内側を構成するインサート部（２５）を有している圧縮機ハウジング（２３）と、
圧縮すべき媒体を前記圧縮機ロータ（２２）に向かって供給するための主流路（２６）と、
前記主流路（２６）のラジアル方向外側に配置されており、輪郭壁（２８）を介して前記主流路（２６）から隔てられており、循環開口部（２９，３０）を介して前記主流路（２６）と接続されている循環チャンバ（２７）であって、前記循環チャンバ（２７）が、前記循環チャンバ（２７）の内部に延在しているストラット（３１）を介して前記インサート部（２５）と接続されており、前記主流路（２６）の境界が、前記輪郭壁（２８）によって、及び前記輪郭壁（２８）の上流においては前記インサート部（２５）の上流部分（３２）によって形成されている、前記循環チャンバ（２７）と、
前記圧縮機ハウジング（２３）の上流に配置されている吸引要素（３４）であって、前記吸引要素（３４）のラジアル方向外側部分（３４ｂ）が、前記螺旋状ハウジング部（２４）に隣接しており、前記吸引要素（３４）のラジアル方向内側部分（３４ａ）が、前記インサート部（２５）の前記上流部分（３２）と隣接している、前記吸引要素（３４）と、
を備えている前記遠心圧縮機において、
前記吸引要素（３４）のラジアル方向内側部分（３４ａ）と前記インサート部（２５）の前記上流部分（３２）との隣接する表面が、円筒状表面に配置されていることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記吸引要素（３４）の前記ラジアル方向内側部分（３４ａ）の前記隣接する表面が、ラジアル方向内方に面しており、前記インサート部（２５）の前記上流部分（３２）の前記隣接する表面が、ラジアル方向外方に面していることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記インサート部（２５）の前記上流部分（３２）が、前記吸引要素（３４）の前記ラジアル方向内側部分（３４ａ）に対して相対的にラジアル方向内方に位置決めされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記輪郭壁（２８）を前記インサート部（２５）と接続させている前記ストラット（３１）が、前記インサート部（２５）の前記上流部分（３２）に対して相対的にラジアル方向外方にオフセットされている前記インサート部（２５）の部分（３７）に係止されており、
前記インサート部（２５）の前記部分（３７）が、ラジアル方向に延在している部分（３８）を介して前記インサート部（２５）の前記上流部分（３２）と接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
自由空間（３９）が、ラジアル方向に延在している前記インサート部（２５）の前記部分（３８）と前記吸引要素（３４）の前記ラジアル方向内側部分（３４ａ）との間に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
アンダーカット（４０）すなわち材料凹所が、前記インサート部（２５）の前記上流部分（３２）に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項７】
前記アンダーカット（４０）すなわち前記材料凹所が、前記インサート部（２５）の前記上流部分（３２）のラジアル方向外方に方向づけられている表面に対して相対的にラジアル方向内方に方向づけられていることを特徴とする請求項６に記載の遠心圧縮機。
【請求項８】
前記インサート部（２５）が、一体構成とされることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項９】
前記インサート部（２５）が、複数の部品から構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項１０】
前記インサート部（２５）とステータ側の前記圧縮機ハウジング（２３）のラジアル方向外側を構成する前記螺旋状ハウジング部（２４）とが、構成部品側において分離されており、
前記螺旋状ハウジング部（２４）が、別の構成部品によって形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のおいて書きにおける遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来技術として知られているターボ過給機１の基本構造を表わす。ターボ過給機１は、第１の媒体を解放するための、特に内燃機関の排出ガスを解放するためのタービン２を有している。さらに、ターボ過給機１は、具体的には第１の媒体を解放しつつタービン２に発生したエネルギを利用することによって、第２の媒体を、特に給気を圧縮するための圧縮機３を有している。タービン２は、タービンハウジング４とタービンロータ５とを有している。圧縮機３は、圧縮機ハウジング６と圧縮機ロータ７とを有している。圧縮機ロータ７は、軸受ハウジング９に取り付けられているシャフト８を介して、タービンロータ５と結合されている。軸受ハウジング９は、タービンハウジング４と圧縮機ハウジング６との間に位置決めされており、タービンハウジング４と圧縮機ハウジング６との両方に接続されている。図１は、圧縮機側の消音器１０をさらに表わす。
【０００３】
図１に表わすターボ過給機１の圧縮機３は、遠心圧縮機として構成されている。遠心圧縮機３の圧縮機ハウジング６は、ラジアル方向外側を形成する螺旋状ハウジング部１１と、ラジアル方向内側を形成するインサート部１２とを有している。圧縮機ハウジング６によってラジアル方向外側の境界が形成されている遠心圧縮機３の主流路１３は、圧縮すべき媒体を圧縮機ロータ７に向かう方向に供給するために利用される。循環チャンバ１４は、主流路１３の外側に、具体的にはラジアル方向外側に形成されている。
【０００４】
循環チャンバ１４の境界は、主流路１３の輪郭壁１５によって形成されている。循環チャンバ１４は、循環開口部１６，１７を介して、主流路１３と接続されている。輪郭壁１５は、図１には図示しないストラットを介して、インサート部１２と接続されている。図１では、輪郭壁１５の上流における主流路１３の境界は、インサート部１２の上流部分によって形成されている。
【０００５】
図１では、消音器１０は、圧縮機ハウジング６の上流に位置決めされており、出口側に吸引要素１８を備えている。吸引要素１８は、ラジアル方向外側部分１８ａにおいて螺旋状ハウジング部１１と隣接しており、ラジアル方向内側部分１８ｂにおいてインサート部１２と隣接している。図１に表わす遠心圧縮機３では、吸引要素１８のラジアル方向外側部分１８ａと螺旋状ハウジング部１１との間において、クリップ１９を利用することによって、フランジ接続部２０が形成されている。
【０００６】
遠心圧縮機３の運転中に遠心圧縮機３の圧縮機ロータ７が故障した場合に、圧縮機ロータ７の破片がインサート部１２に衝突し、インサート部１２を吸引要素１８に向かって変位させる場合がある。この過程において、吸引要素１８が、圧縮機ハウジング６と吸引要素１８との間におけるフランジ接続部２０を破損させる力を受ける。
【０００７】
圧縮機ロータが破損した場合であっても吸引要素と圧縮機ハウジングとの間における接続部が破損しない遠心圧縮機に対するニーズが存在する。
【０００８】
上記より、本発明は、新規の遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【０００９】
当該目的は、請求項１における遠心圧縮機によって達成される。本発明では、吸引要素のラジアル方向外側部分とインサート部の上流部分との隣接する表面が、共に円筒状表面に配置されている。圧縮機の圧縮機ロータが破損し、圧縮機ロータの破片がインサート部に衝突した場合に、インサート部の上流部分が、所定の態様で吸引要素の内部に向かって移動可能とされる。これにより、破損した場合にインサート部に作用する力によって、圧縮機ハウジングの螺旋状ハウジング部と吸引要素との間における接続領域が破損する危険性が解消される。
【００１０】
優位なさらなる発展形態では、吸引要素のラジアル方向内側部分の表面それぞれが、ラジアル方向内方に面しており、インサート部の上流部分とインサート部の上流部分との表面が、共にラジアル方向外方に面しており、インサート部の上流部分が、吸引要素のラジアル方向内側部分に対してラジアル方向内方に位置決めされている。このような構成よって、インサート部に衝突した圧縮機モータの破片によって圧縮機ロータが破損した場合に、インサート部の上流部分が吸引要素の内部に向かって移動可能となるので、当該構成は特に望ましい。
【００１１】
優位なさらなる発展形態では、輪郭壁をインサート部に接続させているストラットが、インサート部の上流部分に対してラジアル方向外方にオフセットされていると共にラジアル方向に延在している部分を介してインサート部の上流部分と接続されている、インサート部の一部分に係合している。自由空間が、ラジアル方向に延在しているインサート部の上流部分と吸引要素のラジアル方向内側部分との間に形成されている。自由空間は、インサート部の上流部分から吸引要素の内部に至る所定の変位経路を形成している。
【００１２】
優位なさらなる発展形態では、アンダーカット又は材料凹所が、インサート部の上流部分に、特に自由空間のアキシアル方向部分に設けられている。このようなアンダーカット又は材料凹所によって、吸引要素におけるインサート部の上流部分は、圧縮機ロータが損傷した場合にインサート部の上流部分が吸引要素の内部に移動されるに従って傾斜されることが防止される。
【００１３】
本発明の好ましいさらなる発展形態については、従属請求項及び以下の発明の詳細な説明から明らかになる。本発明の典型定期な実施例については、当該実施例に限定することを目的とすることなく、添付図面に基づいて詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術として知られているターボ過給機の斜視断面図である。
【図２】本発明における遠心圧縮機の概略的な子午断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図２は、特に排出ガスターボ過給機の遠心圧縮機として構成されている、本発明における遠心圧縮機２１の子午断面図である。
【００１６】
遠心圧縮機２１は、圧縮機ハウジング２３の内部に配置されている圧縮機ロータ２２を有している。圧縮機ハウジング２３は、ラジアル方向外側螺旋状ハウジング部２４と、図示の典型的な実施例では２つのセグメント２５ａ，２５ｂから構成されているラジアル方向内側インサート部２５とを有している。インサート部２５の２つのセグメント２５ａ，２５ｂは、図示の典型的な実施例では別体のアセンブリとして構成されているが、一体構成とされる場合もある。
【００１７】
遠心圧縮機２１は、圧縮すべき媒体が圧縮機ロータ２２に向かって案内される際に通過する主流路２６を有している。循環チャンバ２７は、主流路２６のラジアル方向外側に形成されており、輪郭壁２８を介して主流路２６から隔てられている。循環チャンバ２７は、循環開口部２９，３０を介して主流路２６と接続されている。
【００１８】
ストラット３１は、循環チャンバ２７の内側に延在しており、輪郭壁２８をインサート部２５と、具体的には図２に表わすインサート部２５のセグメント２５ｂと接続させている。
【００１９】
従って、主流路２６の区域の境界は、ラジアル方向外方において、輪郭壁２８によって形成されている。主流路２６の境界は、輪郭壁２８の上流において、インサート部２５の下流部分３２によって形成されている。主流路２６の境界は、輪郭壁２８の下流において、外方において圧縮機ロータ２２と隣接しているインサート部２５の上流部分３３によって形成されている。
【００２０】
さらに、図２は、圧縮機ハウジング２３の上流に配置されている吸引要素３４を表わす。吸引要素３４は、ラジアル方向内側部分３４ａとラジアル方向外側部分３４ｂとを有している。吸引要素３４のラジアル方向外側部分３４ｂは、螺旋状ハウジング部２４に隣接している。吸引要素３４のラジアル方向内側部分３４ａは、図示の典型的な実施例ではインサート部２５のセグメント２５ａによって形成されているインサート部２５の上流部分３２に隣接している。
【００２１】
フランジ接続部３６は、吸引要素３４のフランジ状のラジアル方向外側部分３４ｂと螺旋状ハウジング部２４のフランジ３５との間に形成されている。
【００２２】
本発明における遠心圧縮機２１では、吸引要素３４のラジアル方向内側部分３４ａとインサート部２５の上流部分３２との隣接する面が、円筒状表面に配置されている。当該実施例では、当該円筒状表面に配置されている吸引要素３４のラジアル方向内側部分３４ａの表面が、ラジアル方向内方に面しており、当該円筒状表面に配置されているインサート部２５の上流部分３２の表面が、ラジアル方向外方に面している。インサート部２５の下流部分３２は、吸引要素３４のラジアル方向内側部分３４ａに対して相対的にラジアル方向内方に位置決めされている。
【００２３】
圧縮機ロータ２２が運転中に破損し、圧縮機ロータ２２の破片がインサート部２５に衝突した場合には、インサート部２５の上流部分３２が所定の態様で吸引要素３４の内部に移動するので、これによりフランジ接続部３６の故障の原因となり得る力が、吸引要素３４には作用しない。
【００２４】
上述のように、輪郭壁２８は、循環空間２７の内部で延在しているストラット３１を介して、インサート部２５と接続されている。当該実施例では、ストラット３１は、インサート部２５の部分３７に係合している。インサート部２５の部分３７は、インサート部２５の上流部分３２に対して相対的にラジアル方向外方にオフセットされており、ラジアル方向に延在している部分３８を介して上流部分３２と接続されている。図２に表わす典型的な実施例では、ラジアル方向外方にオフセットされているインサート部２５の部分３７は、インサート部２５のセグメント２５ｂによって形成されている。図示の典型的な実施例では、ラジアル方向に延在している部分３８は、部分３７をインサート部２５の下流部分３２と接続させており、インサート部２５のセグメント２５ａによって形成されている。上述のように、セグメント２５ａ，２５ｂは、図２とは対照的に一体構成とされる場合もある。
【００２５】
ラジアル方向に延在しているとインサート部２５の部分３８であって、インサート部２５の上流部分３２を上流部分３２に対して相対的にラジアル方向外方にオフセットされているインサート部２５の部分３７と接続させているインサート部２５の部分３８と、吸引要素３４のラジアル方向内側部分３４との間には、自由空間３９が配置されている。自由空間３９は、一種の変形空間を形成しており、インサート部２５の上流部分３２が吸引要素３４に入り込むことを可能とするアキシアル方向進入経路を形成している。自由空間３９を設けることによって、損傷した場合に、インサート部２５の上流部分３２はアキシアル方向において自在に移動することができる。
【００２６】
図示の典型的な実施例では、ラジアル方向に延在しているインサート部２５の部分３８であって、インサート部２５の上流部分３２をインサート部２５のラジアル方向外方にオフセットされている部分３７と接続させているインサート部２５の部分３８と、吸引要素３４のラジアル方向内側部分３４ａとの間において、アンダーカット４０すなわち材料凹所が、インサート部２５の上流部分３２に導入されている。
【００２７】
アンダーカット４０すなわち材料凹所は、自由空間３９に対するラジアル方向内方において、アキシアル方向変形空間とも呼称される自由空間３９のアキシアル方向位置に配置されており、自由空間３９の窪みを形成している。
【００２８】
アンダーカット４０すなわち材料凹所は、吸引要素３４のラジアル方向内側部分３４ａのラジアル方向内方に方向づけられている表面に対向して配置されているインサート部２５の上流部分３２のラジアル方向外方に方向づけられている表面に対して相対的に、ラジアル方向内方に方向づけられている。損傷した場合にインサート部２５が吸引要素３４の内部に移動したとしても、アンダーカット４０すなわち材料凹所は、吸引要素３４の内部においてインサート部２５の上流部分３２が傾斜することを防止することができる。
【００２９】
アンダーカット４０は、周方向において連続的に構成されており、インサート部２５の上流部分３２のラジアル方向外面に形成されている。
【００３０】
上述のように、複数の部品から成るインサート部２５は、図示の典型的な実施例ではセグメント２５ａ，２５ｂから構成されている。インサート部２５が単一の構成要素から成る場合もあり、この場合には、セグメント２５ａ，２５ｂが一体構成とされる。
【００３１】
図２に表わす典型的な実施例では、インサート部２５と圧縮機ハウジング２３のラジアル方向外側螺旋状ハウジング部２４とが、構成要素側において分離されているので、螺旋状ハウジング部２４は、別の構成要素によって形成されている。インサート部２５が螺旋状ハウジング部２４の内部に至るまで延在している場合があり、この場合には、螺旋状ハウジング部２４の部分は、同様にインサート部２５から構成されている。
【００３２】
圧縮機ロータ２２が損傷し、その結果としてインサート部２５が吸引要素３４に向かってアキシアル方向に変位した場合であっても、本発明は、圧縮機ハウジング２３、具体的には圧縮機ハウジング２３の螺旋状ハウジング部２４と吸引要素３４との間に形成されたフランジ接続部３６の故障を防止することができる。その結果として、損傷した場合であっても、フランジ接続部３６には、直接的な負荷が全く作用しない。このことを理由として、フランジ接続部３６を、従来技術に基づく遠心圧縮機と比較して一層小型且つ軽量の構成とすることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１    ターボ過給機
２    タービン
３    圧縮機（遠心圧縮機）
４    タービンハウジング
５    タービンロータ
６    圧縮機ハウジング
７    圧縮機ロータ
８    シャフト
９    軸受ハウジング
１０    圧縮機側の消音器
１１    螺旋状ハウジング部
１２    インサート部
１３    （遠心圧縮機３の）主流路
１４    循環チャンバ
１５    （主流路１３の）輪郭壁
１６    循環開口部
１７    循環開口部
１８    吸引要素
１８ａ  ラジアル方向外側部分
１８ｂ  ラジアル方向内側部分
１９    クリップ
２０    フランジ接続部
２１    遠心圧縮機
２２    圧縮機ロータ
２３    圧縮機ハウジング
２４    螺旋状ハウジング部
２５    インサート部
２５ａ  セグメント
２５ｂ  セグメント
２６    主流路
２７    循環チャンバ（循環空間）
２８    輪郭壁
２９    循環開口部
３０    循環開口部
３１    ストラット
３２    （インサート部２５の）下流部分
３３    （インサート部２５の）上流部分
３４    吸引要素
３４ａ  （吸引要素３４の）ラジアル方向内側部分
３４ｂ  （吸引要素３４の）ラジアル方向外側部分
３５    フランジ
３６    フランジ接続部
３７    （インサート部２５の）部分
３８    （インサート部２５の）部分
３９    自由空間
４０    アンダーカット
【図１】
2019167960.tif 000003
【図２】
2019167960.tif 000004
【外国語明細書】
2019167960000001.pdf