[发明专利]燃气涡轮机的爆裂保护装置

说明书

本发明涉及一种用于燃气涡轮机、特别是径流式燃气涡轮机的爆裂保护装置（1），其由以管部段（2）的弯曲节段形式的管的至少一个管部段（2）形成，用于围绕燃气涡轮机的涡轮机叶轮壳体（10）和/或压缩机壳体组装，其中，在管的周向方向上看到的管部段（2）的弯曲节段具有用于涡轮机叶轮壳体（10）或压缩机壳体的气体或空气出口的中断部（U）。

技术领域

本发明涉及一种用于燃气涡轮机的爆裂保护装置。本发明还涉及一种具有这种燃气涡轮机的内燃发动机和一种具有这种爆裂保护装置的燃气涡轮机。

背景技术

涡轮增压器，也称为排气涡轮增压器（ATL）或通俗地来讲涡轮，是内燃发动机的可选组件，并且用于提高性能或效率。

排气涡轮增压器由压缩机和涡轮机组成，压缩机和涡轮机通过共同的轴彼此连接。在内燃发动机的排气的驱动下，涡轮机为压缩机供应驱动能量。对于涡轮增压器，在大多数情况下采用径流式压缩机和向心式涡轮机。

基本原理在于利用发动机排气的一部分能量以便增加进气系统中的压力，并且从而与使用自然吸气式发动机相比，将更多的外部空气输送到气缸中，这导致效率的提高。因此，涡轮增压器可以利用压力（冲击风进气，ram induction）和排气的运动能量（脉冲涡轮增压）。通过附加的增压空气冷却器，可以在气缸中实现具有相同温度的更高工作压力。

从概念上讲，压缩机和涡轮机包括空气引导螺旋，其在涡轮机中用于引导排气，并且在压缩机中用于传输发动机的引入空气。

目前已知的高性能涡轮机，诸如例如增压内燃发动机的排气涡轮增压器在涡轮增压器的旋转部件发生技术故障的情况下对涡轮增压器的周围环境构成高风险。特别是在人员存在于涡轮机的直接周围环境中的操作期间，必须确保在发生故障的情况下，即在爆裂期间，所有部件都被牢固且完全地拦截并且不会伤害任何人。

为了防止碎片击穿涡轮增压器的外壁从而危及人员或损坏邻近的机器部件，过去的涡轮增压器在涡轮机叶轮的径向外侧的区域中在涡轮机壳体中设置有相对厚的壁。然而，这些解决方案具有许多缺点，诸如例如壳体的相当大的额外重量和由于这种涡轮机壳体的可铸性差而形成收缩孔的风险。另外，以这种方式增加厚度的壳体不同地变热，这可能导致热裂纹。

由DE 42 23 496 A1已知一种用于降低高速旋转的机器的爆裂部件的动能的装置。布置在轴流式涡轮机内部的该装置由彼此连接的多个保护环组成，在每种情况下在保护环之间形成由延展性材料制成的破碎区域。然而，这种解决方案不适用于径流式涡轮机，因为由于径流式涡轮机的径向气体入口，在涡轮机的径向区域中不能采用爆裂保护装置。

从公开文献US4,875,837A中已知一种多层爆裂保护，其中隔热材料被引入到铁板中，并且在距离涡轮机壳体一定距离处附接到涡轮机壳体的螺旋部分。然而，在那里描述的爆裂保护的缺点在于如下情形：这种爆裂保护仅围绕壳体的螺旋部分的120°角度范围并且因此形成为部分敞开的。

从公开文献DE 196 40 654 A1中已知另外的爆裂保护，其设置在用于涡轮增压器的径流式涡轮机的气体入口壳体外部，该涡轮增压器形成为螺旋片材金属盖并且通过多个螺钉可拆卸地连接到气体入口壳体。

此外，已知这样的解决方案，其中弯曲金属片材围绕螺旋布置为爆裂保护，但是其设计简单，以便降低制造成本，但是其仅具有有限的强度和刚度，并且其关于作为针对操作期间发生的固有频率的反应的行为也具有不利的特征。

发明内容

因此，本发明的目的是避免所述缺点并且为涡轮增压器的径流式涡轮机提供改进的安全爆裂保护装置，其易于生产并因此进一步改进涡轮增压器的安全性，其中要降低由于在操作期间发生的固有频率引起的不利影响。

该目的通过根据专利权利要求1的特征组合来解决。