(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、ターボ過給機のケーシング、及び当該ターボ過給機に関する。【解決手段】ターボ過給機は、タービンと圧縮機であって、タービンハウジング１と圧縮機ハウジングとが、タービンハウジング１と圧縮機ハウジングとの間に配置されている軸受ハウジングに接続されている圧縮機と、タービンハウジング１及び／又は圧縮機ハウジング及び／又は軸受ハウジングをラジアル方向外側及びアキシアル方向外側において少なくとも部分的に囲んでいるケーシング２であって、覆われるべきタービンハウジング１それぞれに複数の固定装置５，６を介して接続されているケーシング２とを備えている。少なくとも１つの固定装置５が、ケーシング２を覆われるべきタービンハウジング１に固定支承状態で接続しており、少なくとも１つの他の固定装置６が、ケーシング２を覆われるべきタービンハウジング１に浮動支承状態で接続している。【選択図】図１
2019190460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の媒体を膨張させるためのタービンと、
前記第１の媒体の膨張の際に前記タービンの内部で発生したエネルギを利用することによって第２の媒体を圧縮するための圧縮機であって、前記タービンのタービンハウジング（１）と前記圧縮機の圧縮機ハウジングとが、前記タービンハウジング（１）と前記圧縮機ハウジングとの間に配置されている軸受ハウジングに接続されている、前記圧縮機と、
前記タービンハウジング（１）及び／又は前記圧縮機ハウジング及び／又は前記軸受ハウジングをラジアル方向外側及びアキシアル方向外側において少なくとも部分的に囲んでいるケーシング（２）であって、覆われるべき前記タービンハウジング（１）それぞれに複数の固定装置（５，６）を介して接続されている前記ケーシング（２）と、
を備えているターボ過給機であって、
少なくとも１つの前記固定装置（５）が、前記ケーシング（２）を覆われるべき前記タービンハウジング（１）に固定支承状態で接続しており、少なくとも１つの他の前記固定装置（６）が、前記ケーシング（２）を覆われるべき前記タービンハウジング（１）に浮動支承状態で接続していることを特徴とするターボ過給機。
【請求項２】
前記ケーシング（２）を覆われるべき前記タービンハウジング（１）に固定支承状態で接続している前記固定装置（５）が、前記ケーシング（２）と覆われるべき前記タービンハウジング（１）との間における相対的な運動を防止し、
前記ケーシング（２）を覆われるべき前記タービンハウジング（１）に浮動支承状態で接続している前記固定装置（６）が、前記ケーシング（２）と覆われるべき前記タービンハウジング（１）との間における相対な並進運動を可能とすることを特徴とする請求項１に記載のターボ過給機。
【請求項３】
浮動支承状態における接続によって、前記ケーシング（２）と覆われるべき前記タービンハウジング（１）との間における相対な並進運動がラジアル方向において可能とされることを特徴とする請求項１又は２に記載のターボ過給機。
【請求項４】
前記固定装置（５）が、前記ケーシング（２）の少なくとも１つのアキシアル方向壁（３）に固定支承状態で接続しており、
前記固定装置（６）が、前記ケーシング（２）の少なくとも１つのアキシアル方向壁（３）に浮動支承状態で接続していることを特徴とする請求項３に記載のターボ過給機。
【請求項５】
前記固定装置（５）が、互いに対して反対側に配置されている前記ケーシング（７）のアキシアル方向壁（３）に固定支承状態で接続しており、
前記固定装置（６）が、互いに対して反対側に配置されている前記ケーシング（７）のアキシアル方向壁（３）に浮動支承状態で接続していることを特徴とする請求項３に記載のターボ過給機。
【請求項６】
アキシアル方向壁（３）における固定支承状態の接続と、前記アキシアル方向壁（３）における浮動支承状態の接続とが、ラジアル方向に延在している軸線上に位置していることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のターボ過給機。
【請求項７】
浮動支承状態の接続によって、アキシアル方向において前記ケーシング（２）と覆われるべき前記タービンハウジング（１）との間における相対運動が可能となることを特徴とする請求項１又は２に記載のターボ過給機。
【請求項８】
前記固定装置が、前記ケーシング（２）のアキシアル方向壁（３）に固定支承状態で接続されており、
前記固定装置が、前記ケーシング（２）のアキシアル方向壁（３）に浮動支承状態で接続されていることを特徴とする請求項７に記載のターボ過給機。
【請求項９】
固定支承状態の接続を形成している前記固定装置（５）が、遊隙が全く又はほぼ無い状態で前記ケーシング（２）の壁それぞれの開口部（７）を貫通して延在していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のターボ過給機。
【請求項１０】
浮動支承状態の接続を形成している前記固定装置（６）が、前記ケーシング（２）の壁それぞれの長穴（８）を貫通して延在し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ターボ過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ過給機のケーシング、及び当該ターボ過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機の基本構造は、本発明の属する技術分野の当業者にとっては既知である。ターボ過給機は、第１の媒体を膨張させるためのタービンを備えている。さらに、ターボ過給機は、具体的には第１の媒体の膨張の際にタービンの内部で抽出されたエネルギを利用することによって、第２の媒体を圧縮するための圧縮機を備えている。ターボ過給機のタービンは、タービンハウジングとタービンロータとを備えている。ターボ過給機の圧縮機は、圧縮機ハウジングと圧縮機ロータとを備えている。タービンのタービンハウジングと圧縮器の圧縮機ハウジングとの間には、軸受ハウジングが位置決めされており、当該軸受ハウジングは、タービンハウジングと圧縮機ハウジングとに接続されている。軸受ハウジングには、シャフトが取り付けられており、タービンロータが、軸受ハウジングを介して圧縮機ロータに結合されている。
【０００３】
ターボ過給機の運転の際には、例えばタービンロータや圧縮機ロータのようなロータが破損し、当該ロータの破片が関連するハウジングすなわちタービンハウジングや圧縮機ハウジングを貫通する危険性が存在する。さらに、ターボ過給機の破片が外部環境に飛び出す危険性が存在する。ターボ過給機のロータが粉砕されるという当該問題を考慮するために、従来技術として知られているターボ過給機のハウジングそれぞれは、ハウジングそれぞれの故障を予測する必要が無いように、具体的にはロータそれぞれが破損した場合であっても当該ロータの破片がハウジングそれぞれを貫通し得ないように設計されている。しかしながら、このような対策は、ターボ過給機の重量を増加させるものである。
【０００４】
ターボ過給機の重量を必ずしも増加させる必要が無いように、ターボ過給機のタービンハウジング及び／又は圧縮機ハウジング及び／又は軸受ハウジングをラジアル方向外側及びアキシアル方向外側において少なくとも部分的に囲むケーシングを当該ターボ過給機に設けることが、従来技術として既に知られている。
【０００５】
このようなケーシングは、粉砕を保護するためにのみ利用される訳では無い。また、このようなケーシングは、ターボ過給機を断熱状態に組み立てるために利用することができる。
【０００６】
ターボ過給機のケーシングは、複数の固定装置を介して、ターボ過給機の覆われるべきハウジングに接続されている。ターボ過給機の運転の際に、覆われるべきハウジングには、周期的な熱負荷が作用するので、最終的には、覆われるべきハウジングが熱変形する。覆われるべきハウジングは、加熱の結果として膨張され、冷却の結果として収縮される。これにより、ケーシングには、又はケーシングを覆われるべきハウジングに接続している固定装置には、力が加えられるので、固定装置、ハウジング、又はケーシングが故障する。このことは不利益である。さらに、ケーシングは、ターボ過給の運転の際に望ましくない振動を発生させる傾向にある。
【０００７】
ターボ過給機の覆われるべきハウジングと当該ハウジングを少なくとも部分的に囲んでいるケーシングとの接続を改善するというニーズが存在する。このことを端緒として、本発明は、新型のターボ過給機を創造するという目的に基づいている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
当該目的は、請求項１に記載のターボ過給機によって達成される。本発明では、少なくとも１つの固定装置が、ケーシングを覆われるべきタービンハウジングに固定支承状態で接続しており、少なくとも１つの他の固定装置が、ケーシングを覆われるべきタービンハウジングに浮動支承状態で接続している。ケーシングを覆われるべきタービンハウジングに固定支承状態で接続している固定装置が、ケーシングと覆われるべきタービンハウジングとの間における相対的な運動を支持点において防止する。ケーシングを覆われるべきタービンハウジングに浮動支承状態で接続している固定装置が、ケーシングと覆われるべきタービンハウジングとの間における相対な並進運動を可能とする。ケーシングを覆われるべきハウジングに固定するように機能する少なくとも１つの固定装置が、ケーシングを覆われるべきハウジングに固定支承状態で接続しており、ケーシングを覆われるべきハウジングに固定するように機能する少なくとも１つの固定装置が、ケーシングを覆われるべきハウジングに浮動支承状態で接続しているので、その結果として、覆われるべきハウジングによってケーシング、ハウジング、及び固定装置に及ぼされる周期的な熱負荷が低減される。従って、ケーシング、固定装置、及びハウジングの損傷が回避される。さらに、ケーシングの振動も回避される。
【０００９】
本発明の第１のさらなる発展形態では、浮動支承状態における接続によって、ケーシングと覆われるべきタービンハウジングとの間における相対な並進運動がラジアル方向において可能とされる。本発明の第２のさらなる発展形態では、浮動支承状態の接続によって、ケーシングと覆われるべきタービンハウジングとの間において、相対的なアキシアル方向運動が可能とされる。両方の優位なさらなる発展形態によって、覆われるべきハウジングとケーシングとの間において所定の相対的な運動が可能となるので、覆われるべきハウジングに作用する周期的な熱負荷が相殺され、これによりケーシング又は固定装置に作用する力を低減することができる。
【００１０】
特に浮動支承状態における接続によって、ケーシングと覆われるべきタービンハウジングとの間における相対な並進運動がラジアル方向において可能とされる場合には、固定装置が、ケーシングの少なくとも１つのアキシアル方向壁に固定支承状態で接続しており、固定装置が、ケーシングの少なくとも１つのアキシアル方向壁に浮動支承状態で接続していることが望ましい。これにより、ケーシングと覆われるべきハウジングとの間における相対的な運動が、特にラジアル方向において容易に且つ確実に実現することができる。
【００１１】
特に浮動支承状態の接続によって、ケーシングと覆われるべきタービンハウジングとの間において、相対的なアキシアル方向運動が可能とされる場合には、固定装置が、互いに対して反対側に配置されているケーシングのアキシアル方向壁に固定支承状態で接続しており、固定装置が、互いに対して反対側に配置されているケーシングのアキシアル方向壁に浮動支承状態で接続している。これにより、ケーシングと覆われるべきハウジングとの間における相対的な運動が、アキシアル方向において単純且つ確実な態様で実現することができる。
【００１２】
本発明の好ましいさらなる発展形態については、従属請求項及び発明の詳細な説明から理解される。本発明の典型的な実施例については、添付図面を参照しつつ以下に詳述するが、本発明は、当該実施例に限定される訳では無い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ターボ過給機のハウジングの領域、及び当該ハウジングのケーシングの領域における、本発明におけるターボ過給機のアキシアル方向から見た側面図である。
【図２】図１の第１の詳細部の断面図である。
【図３】図１の第２の詳細部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ターボ過給機の基本構造は、本発明の属する技術分野における当業者に知られている。従って、ターボ過給機は、第１の媒体を膨張させるための、特に排出ガスを膨張させるためのタービンと、第１の媒体を膨張させる際にタービンの内部から抽出されたエネルギを利用することによって、第２の媒体を圧縮するための、特に給気を圧縮するための圧縮機とを備えている。
【００１５】
タービンは、タービンロータとタービンハウジングとを備えている。圧縮機は、圧縮機ロータと圧縮機ハウジングとを備えている。タービンロータと圧縮機ロータとは、ターボ過給機の軸受ハウジングに取り付けられているシャフトを介して結合されており、軸受ハウジングは、タービンハウジングと圧縮機ハウジングとの両方に接続されている。
【００１６】
特に例えば運転中にタービンロータ又は圧縮機ロータが破損した場合には、当該タービンロータ又は圧縮機ロータの破片が、対応するハウジングすなわちタービンハウジング又は圧縮機ハウジングを貫き、外部環境に飛び出す場合がある。ターボ過給機のタービンハウジング及び／又は圧縮機ハウジング及び／又は軸受ハウジングを囲むケーシングを当該ターボ過給機に設けることによって、このような危険を回避する必要があることが知られている。
【００１７】
好ましくは、別体のケーシングがそれぞれ、ラジアル方向外側及びアキシアル方向外側において少なくとも部分的に覆われるように、ターボ過給機のケーシングそれぞれを囲んでいるタービンハウジング及び圧縮機ハウジングの領域に設けられている。
【００１８】
このようなケーシングは、破裂から防御するのみに利用される訳では無い。また、このようなケーシングは、ターボ過給機を断熱状態且つ遮音状態で組み立てるためにも利用される。
【００１９】
図１は、タービンハウジング１の領域とタービンハウジング１をその外側において少なくとも部分的に囲んでいるケーシング２の領域における、ターボ過給機の側面図である。ケーシング２の具体的な構造は、本発明では重要ではない。
【００２０】
図１は、ケーシング２によってその外側において少なくとも部分的に囲まれているターボ過給機の閉ハウジング１の、アキシアル方向から見た側面図である。閉ハウジング１は、特にターボ過給機のタービンのタービンハウジングとされる。
【００２１】
ケーシング２は、アキシアル方向壁３とラジアル方向壁４とを備えている。従って、ケーシング２のアキシアル方向壁３は、好ましくは覆われるべき閉ハウジング１のアキシアル方向側面それぞれに配置されており、覆われるべき閉ハウジング１それぞれをアキシアル方向において少なくとも部分的に覆っている。ラジアル方向外側では、ケーシング２のラジアル方向壁４が、覆われるべき閉ハウジング１を少なくとも部分的に覆っている。
【００２２】
ケーシング２は、固定装置５，６を介して、覆われるべき閉ハウジング１に接続されている。ケーシング２の少なくとも１つのアキシアル方向壁３とケーシング２のラジアル方向壁４とが、固定装置５，６を介して、覆われるべき閉ハウジング１に接続されている。
【００２３】
図１は、図１に表わすアキシアル方向壁３を覆われるべき閉ハウジング１に接続している固定装置５，６を表わす。
【００２４】
図２は、固定装置５の領域における図１に表わす構造の断面図である。図３は、固定装置６の領域における図１に表わす構造の断面図である。
【００２５】
本発明では、ケーシング２を覆われるべき閉ハウジング１に固定するように機能する少なくとも１つの固定装置が、ケーシング２を覆われるべき閉ハウジング１に固定支承した状態で接続し、少なくとも１つのさらなる固定装置が、ケーシング２を覆われるべき閉ハウジング１それぞれに浮動支承した状態で接続している。
【００２６】
図１では、固定装置５が、ケーシング２を覆われるべき閉ハウジング１それぞれに固定支承状態で接続しており、固定装置６が、ケーシング２を覆われるべき閉ハウジング１それぞれに浮動支承状態で接続している。固定装置５，６は、ケーシング２を貫通して覆われるべき閉ハウジング１の内部に延在している。固定装置５は、ケーシング２を覆われるべき閉ハウジング１に固定支承状態で接続しており、且つ、ケーシング２のアキシアル方向壁３を貫通して覆われるべき閉ハウジング１の内部に延在しているので、ケーシング２と覆われるべき閉ハウジング１との間における局所的な相対運動を防止することができる。対照的に、固定装置６は、ケーシング２を覆われるべき閉ハウジング１に浮動支承状態で接続しており、且つ、ケーシング２のアキシアル方向壁３を貫通して覆われるべき閉ハウジング１の内部に延在しているので、単一の並進方向においてケーシング２と覆われるべき閉ハウジング１との間における局所的な相対運動を可能とする。
【００２７】
図１〜図３に表わす典型的な実施例では、固定装置６の領域における浮動支承状態の接続それぞれによって、ラジアル方向においてケーシング２と覆われるべき閉ハウジング１との間における相対的な並進運動が可能となる。図１〜図３に表わす典型的な実施例では、互いに対して反対側に配置されているケーシング２のアキシアル方向壁３それぞれにおいて、固定装置５が固定支承状態の接続を形成しており、固定装置６が浮動支承状態の接続を形成している。
【００２８】
図１から明らかなように、図１に表わすアキシアル方向壁３に作用する固定装置５，６は、固定装置５の領域に固定支承状態の接続を形成している一方、固定装置６の領域に浮動支承状態の接続を形成しており、ラジアル方向に延在している軸線上に位置している。当該実施例では、固定支承状態の接続を形成している固定装置５は、遊隙が全く又はほぼ無い状態でアキシアル方向壁３の開口部を貫通して、覆われるべき閉ハウジング１の内部に延在している。対照的に、固定装置６は、覆われるべき閉ハウジング１に対するケーシング２の浮動支承状態の接続を形成しており、長穴８として形成されているアキシアル方向壁３の開口部を貫通して、覆われるべき閉ハウジング１の内部に延在しており、長穴８の内部において案内されている。
【００２９】
固定装置５は、固定支承状態の接続を形成しており、且つ、互いに対して反対側に配置されているアキシアル方向壁３に形成されており、アキシアル方向に延在している第１の軸線上に位置している。互いに対して反対側に配置されているアキシアル方向壁３に形成されている浮動支承状態の接続、すなわちこのような浮動支承状態の接続を形成している固定装置６が、アキシアル方向に延在している第２の軸線上に位置している。第２の軸線は、好ましくは第１の軸線に対して平行に延在している。
【００３０】
長穴８は、アキシアル方向壁３に形成されており、固定装置６と共に浮動支承状態の接続を形成しており、覆われるべき閉ハウジング１のラジアル方向に延在している。従って、図１に表わす典型的な実施例では、浮動支承状態の接続によって、ラジアル方向においてケーシング２と覆われるべき閉ハウジング１との間における相対的な並進運動が可能となる。
【００３１】
代替的には、浮動支承状態の接続それぞれによって、アキシアル方向においてケーシング２と覆われるべき閉ハウジング１それぞれとの間における相対的な並進運動が可能となる。
【００３２】
特に浮動支承状態の接続によって、アキシアル方向において、ケーシング２と覆われるべき閉ハウジング１との間における相対的な並進運動が可能となる場合には、特に固定装置がケーシング２のアキシアル方向壁３を貫通して覆われるべき閉ハウジング１の内部に延在しているケーシング２のアキシアル方向壁３において、固定支承状態の接続が実現されており、また、固定装置がケーシング２のラジアル方向壁４を貫通して覆われるべき閉ハウジング１の内部に延在しているケーシング２のラジアル方向壁４において、浮動支承状態の接続が実現されている。このために、アキシアル方向に延在している長穴が、固定装置が案内されるラジアル方向壁４の領域に形成されている。
【００３３】
本発明では、覆われるべき閉ハウジング１とケーシング２との間における所定の相対運動が、特にターボ過給機の覆われるべき閉ハウジング１が周期的な熱負荷を受けている状態であっても可能となる。ハウジング１の周期的な熱負荷によって生じ、固定装置を介してケーシング２に導かれる力が低減される。従って、覆われるべき閉ハウジング１、固定装置５，６、及びケーシング２に対する損傷が防止される。ハウジング１に対して、少なくとも１つの固定装置が固定支承状態の接続を形成しており、少なくとも１つの他の固定装置が浮動支承状態の接続を形成しているので、ケーシングと覆われるべき閉ハウジング１との間における所定の相対運動が可能となる。さらに、ケーシング２の振動が防止される。
【符号の説明】
【００３４】
１  タービンハウジング（閉ハウジング）
２  ケーシング
３  アキシアル方向壁
４  ラジアル方向壁
５  固定装置
６  固定装置
７  開口部
８  長穴
【図１】
2019190460.tif 000003
【図２】
2019190460.tif 000004
【図３】
2019190460.tif 000005
【外国語明細書】
2019190460000001.pdf