EP4166791A1 - Radial fan - Google Patents

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Publication number
EP4166791A1
EP4166791A1 EP21202991.2A EP21202991A EP4166791A1 EP 4166791 A1 EP4166791 A1 EP 4166791A1 EP 21202991 A EP21202991 A EP 21202991A EP 4166791 A1 EP4166791 A1 EP 4166791A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
blades
plug
disk
radial impeller
Prior art date
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Pending
Application number
EP21202991.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Heigold
Klaus Gundel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nicotra Gebhardt GmbH
Original Assignee
Nicotra Gebhardt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nicotra Gebhardt GmbH filed Critical Nicotra Gebhardt GmbH
Priority to EP21202991.2A priority Critical patent/EP4166791A1/en
Priority to AU2022252728A priority patent/AU2022252728A1/en
Priority to CA3179045A priority patent/CA3179045A1/en
Priority to US17/966,255 priority patent/US20230124865A1/en
Priority to CN202211256923.4A priority patent/CN115977997A/en
Publication of EP4166791A1 publication Critical patent/EP4166791A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/24—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05D2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/29—Three-dimensional machined; miscellaneous
    • F05D2250/291—Three-dimensional machined; miscellaneous hollowed

Definitions

  • the invention relates to a radial impeller with a cover disk having an inlet opening and a support disk, which are connected to one another via a blade ring having several blades, the blades each having two opposite side edges, one of which is connected to the cover disk and the other to the support disk is, wherein the side edges each extend between a blade leading edge and an opposite blade trailing edge in an impeller circumferential direction.
  • Such radial impellers have been known for a long time.
  • One goal in the development of radial impellers is to provide a radial impeller that has a high level of efficiency.
  • Different approaches have already been pursued here in the past, for example in the DE 10 2011 013 841 A1 discloses a centrifugal fan wheel which has a cover disk and a support disk which are connected to one another via a blade ring.
  • the blade ring has a plurality of blades which are inclined from the inside to the outside against the direction of travel and which each have a blade leading edge and a blade trailing edge arranged further outward in the radial direction.
  • the efficiency of this centrifugal fan wheel was improved in such a way that the blade leading edges, starting from the cover disk in the direction of the support disk, each have a straight course with a component in the radial direction and a component in the circumferential direction.
  • the object of the invention is to create a radial impeller of the type mentioned at the outset, which is characterized by high efficiency, is weight-optimized and can be produced inexpensively.
  • the radial impeller according to the invention is characterized in that the blades are each designed as a hollow profile and have two blade halves which are attached to one another and are connected to one another in the region of the blade leading edge and the blade trailing edge by a welded connection and delimit a cavity between them.
  • the design of the blades as hollow profiles leads to a weight saving compared to blades made of solid material.
  • Such hollow-profile blades can be manufactured relatively easily from the two blade halves, which only have to be welded to one another in the region of the blade leading edge and the blade trailing edge.
  • the blades each consist of Light metal or a light metal alloy, aluminum or an aluminum alloy being particularly suitable as the light metal or light metal alloy.
  • Aluminum alloys of this type in particular have the advantage that the mechanical strength, ductility and fracture toughness increase at low temperatures. In terms of corrosion, they are also seawater resistant.
  • the blades each have an inlet end region that tapers towards the blade inlet edge, which is formed by end sections of the two blade halves that are convexly curved on the outer surfaces of the blade halves that face away from one another, such that the inlet end region extends continuously over both blade halves has curved outer contour.
  • the blades each have an arcuately curved profile nose or "radius" at the blade leading edge, which is part of the profile of the blade.
  • the two blade halves together with the entry end area, which is continuously curved on its outer contour form an airfoil profile that is aerodynamically optimized and, in particular, also contributes overall to improving the efficiency compared to "sharp-edged blade entry edges".
  • the blades, designed as hollow profiles have a 3D geometry.
  • the convexly curved end sections are each formed as formed sections produced without cutting by plastic forming of a blade half blank. Stamping of the blade half blanks is particularly suitable as plastic forming. In this case, the convexly curved end sections are embossed.
  • the welded connection is a laser welded connection.
  • a laser welded connection has the advantage that the heat input during welding is relatively low. This can limit the distortion of the parts to be welded due to the effect of heat.
  • the welded connection prefferably has at least one weld seam which extends essentially over the entire length of the blade leading edge and/or the blade trailing edge.
  • the welded connection is also produced by means of a spot weld.
  • the blades are designed as separate components from the cover disk and the support disk and are connected to the cover disk on the one hand and to the support disk on the other by means of fastenings in the region of their side edges.
  • the fastening measures include a welded connection with which the blades are each welded to the cover disk on the one hand and to the support disk on the other hand.
  • a laser welded connection is again particularly suitable as the welded connection in order to reduce the heat input.
  • the fastening measures include, in addition to the welded connection, a form-fitting connection with which the blades are connected on the one hand to the cover disk and on the other hand to the carrier disk.
  • the form-fitting connection is designed as a plug-in connection, with plug-in elements and mating plug-in elements assigned to one another formed on the one hand on the side edges of the respective blades and on the other hand on the cover disk or carrier disk.
  • the plug-in elements are in particular elongate plug-in pins, preferably plug-in tabs, and the counter-plug-in elements are designed as receiving openings, in particular receiving slots, receiving the plug-in tabs.
  • the plug-in pins are expediently located on the blades and the receiving openings on the cover and hub disks. However, it would also be conceivable to form plug-in pins on the cover and support disks and receiving openings, in particular receiving slots, on the side edges of the blades.
  • the elongate plug-in pins are adapted to the contour of the outer surfaces of the blade halves and are also formed with a convex curvature, the contour of the receiving slots being adapted to the contour of the elongate plug-in pins.
  • the blades each have two outer surfaces facing away from one another, of which the front, in particular convexly curved, outer surface in the running direction represents the pressure side and the opposite outer surface, which is optionally concavely curved, represents the suction side.
  • the elongate plug-in pins it is possible for the elongate plug-in pins to be arranged on the side edges of the blades in such a way that the elongate plug-in pins are assigned to the pressure side and the suction side in alternation.
  • the elongated plug-in pins are therefore expediently located in the vicinity of the pressure side and form a quasi-extension of the outer surface, with the next one along the side edge elongated plug-in pin is then arranged on the suction side as an extension of the suction side.
  • the blades are inclined from the inside to the outside against the running direction and are designed in the form of backward-curved blades.
  • the blade leading edge and/or blade trailing edge of a respective blade expediently has an arcuate course, starting from the cover disk in the direction of the carrier disk.
  • the blade halves are each plastically deformed, in particular embossed, before they are assembled, in order to produce convexly curved inner sections.
  • the blades are positively connected to the cover disk and support disk via the combination of the plug-in pins on the receiving slots and then the plug-in pins are welded to the receiving slots.
  • the welding is expediently carried out on an outside of the cover disk or support disk which faces away from the blade ring.
  • the Figures 1 to 8 show a preferred embodiment of the radial impeller 11 according to the invention.
  • the radial impeller which for the sake of simplicity could also be referred to as an impeller, is part of a radial fan (not shown), which also has a fan drive (not shown), via which the radial impeller 11 can be driven in rotation is.
  • the centrifugal fan can be belt-driven or direct-driven. In the former case, a belt ensures the power transmission from the fan drive to the radial fan wheel 11.
  • the fan drive can be attached to the radial impeller, for example by a drive shaft of the fan drive being coupled to a hub arrangement 13 of the radial impeller 11 formed on a support disk 12 is.
  • the radial impeller 11 has a cover plate 14, the one has a circular inlet opening 15 which defines a suction diameter.
  • the inlet opening 50 is located on a connecting piece 15 which protrudes on the outside of the cover disk and widens inwards in a trumpet shape in the axial direction along an axis of rotation 16 .
  • the trumpet-shaped widening of the connecting piece 15 ensures improved deflection from the axial to the radial direction of flow.
  • the radius of curvature can be in the range of 10% to 30% of the intake diameter, for example.
  • a support disk 12 is also provided, which is arranged coaxially to the cover disk 14 .
  • the cover and support disks 12, 14 are connected to one another via a blade ring 17.
  • the previously mentioned hub arrangement 13, which is used for coupling to a drive shaft of a fan drive (not shown), is located on the support disk 12.
  • the outer diameter of the support disk 12 is smaller than the outer diameter of the cover disk 14 or approximately the same size.
  • the blade ring 17 consists of a plurality of blades 18, which are each inclined from the inside to the outside against the running direction.
  • backward-curved blades 18 are provided.
  • the blades 18 each have two mutually opposite side edges 19a, 19b, one of which is connected to the cover disk 14 and the other to the support disk 12.
  • the side edges 19a, 19b each extend between a blade leading edge 20 and an opposite blade trailing edge 21 in a circumferential direction of the impeller.
  • the blades 18 are each formed as a hollow profile and have two together attached blade halves 24, 25 which are welded to one another in the region of the blade leading edge 20 and the blade trailing edge 21 via a welded joint 22 and define a cavity 23 between them.
  • the blades 18 each have an inlet end region 26 that tapers towards the blade inlet edge 20, which is formed by convexly curved end sections 29, 30 of the two blade halves 24, 25 on the outer surfaces 27, 28 of the blade halves 24, 25 facing away from one another, such that the inlet end region 26 has a continuously curved outer contour extending over both blade halves 24, 25.
  • the blades 18 are each twisted, ie the mutually opposite side edges 19a, 19b of a respective blade 18 have different courses from one another.
  • the convexly curved end sections 29, 30 are each formed as formed sections produced without cutting by plastic forming, in particular embossing, of a blade half blank.
  • the blades 18 are each made of aluminum or an aluminum alloy. In combination with the hollow profile of the blades, this results in weight savings compared to conventional blades made of solid sheet steel.
  • the blades 18 are shown as hollow profile blades.
  • the blade geometry can be formed from several axially offset sections perpendicular to the axis of rotation. Different entry and exit angles as well as Diameter ratios and blade radii used.
  • the final shape of the hollow profile blade is formed from the blade geometry and an overlaid NACA profile geometry.
  • the blades can thus be designed in the manner of an airfoil profile.
  • blade entrance angle ⁇ 1 This is formed as the angle of a tangent to an inner base point of the blade 18 running through this base point of a circle circumference.
  • the blade entry angle ⁇ 1,TS is different in the area of the support disk from the blade entry angle ⁇ 1,DS in the area of the cover disk.
  • the blade trailing edge 21 is arranged opposite the blade leading edge 20 .
  • a blade exit angle ⁇ 2 is formed, which is defined as the angle of a tangent to an outer base point of the blade to the tangent of the circumference running through this base point.
  • the blade exit angle ⁇ 2,TS in the area of the hub disk can also be different from the blade exit angle ⁇ 2,DS in the area of the cover disk.
  • the blades 18 are each formed by assembling the two blade halves 24, 25 and then welding them together in the area of the blade leading edge 20 and the blade trailing edge 21.
  • the welded connection provided for this purpose can expediently be designed as a laser weld, whereby the heat input into the blade halves to be welded during the welding process is relatively low.
  • the blades are expediently formed at the blade leading edge 20 and at the blade trailing edge 21 by means of a weld seam (not shown) extending over the entire length of the blade leading edge and the blade trailing edge 21 .
  • Another important aspect is the connection of the blades 18 to the support disk 12 on the one hand and to the cover disk 14 on the other in the region of the side edges 19a, 19b arranged opposite one another.
  • a combination of a welded connection with a form-fitting connection is used as a fastening measure for fastening the blades 18 to the cover disk 14 on the one hand and to the supporting disk 12 on the other hand.
  • the form-fit connection is designed as a plug-in connection, with mutually associated plug-in elements and counter-plug-in elements formed on the one hand on the side edges 19a, b of the respective blade 18 and on the other hand on the cover or support disk 14, 12.
  • the plug-in elements are designed as, in particular, elongate plug-in pins 32 .
  • the elongated plug-in pins 32 could therefore also be referred to as plug-in lugs.
  • the mating plug-in elements are designed as receiving openings that accommodate the plug-in pins.
  • the receiving openings are designed as receiving slots 33 .
  • the elongate plug-in pins 32 are adapted to the contour of the outer surfaces 27, 28 of the blade halves 24, 25 and are correspondingly curved.
  • the contour of the receiving slots 33 is adapted to the contour of the elongate plug-in pins 32 .
  • the opposite outer surfaces 27, 28 of a respective blade 18 are formed characteristically.
  • the front outer surface in the running direction, which belongs to the front blade half 24 could also be referred to as the pressure-side outer surface 27
  • the other outer surface on the rear blade half can also be referred to as the suction-side outer surface 28 .
  • the elongate plug-in pins 32 are arranged alternately on the suction side and on the pressure side, ie alternately in the area of the outer surface 27 on the pressure side and the outer surface 28 on the suction side.
  • the design of the plug-in pins 32 can also already take place during the manufacture of the two blade halves 24, 25, for example by punching out or embossing the elongate plug-in pins from a blade half blank.
  • the carrier and cover disks 12, 14 have end regions 34, 35 which protrude beyond a blade outlet diameter which is defined by the blade outlet edges 21 of the respective blades 18 and which define an annular diffusion space or diffuser 36 which has a diffuser outer diameter.
  • a characteristic of the cross section of the diffuser 36 is that it is not rectangular or trapezoidal, but rather due to the shape of the but arcuately curved end portion 35 of the support disk 12 is determined.
  • the manufacture of the radial impeller 11 is essentially as follows: First, the two blade halves 24, 25 are provided and assembled in such a way that a hollow profile is formed and the two blade halves 24, 25 together form a blade leading edge 20 and a blade trailing edge 21. Next, of course, the two blade halves 24, 25 must be connected or attached to one another, which is done by welding the two blade halves 24, 25 in the area of the blade leading edge 20 and in the area of the blade trailing edge 21. This creates a hollow profile blade.
  • All the blades 18 required for the blade ring 17 are produced one after the other or simultaneously.
  • the blades 18 are each connected in the region of their side edges 19a, 19b to the cover disk 12 on the one hand and to the support disk on the other hand.
  • a characteristic of the production process is that the blade halves 24, 25 were processed by means of plastic forming, in particular embossing, before being provided and assembled.
  • a convexly curved end section 29 was formed from a blade half blank, which, together with the convexly curved end section 30 of the other blade half, forms the characteristically shaped inlet end region 26, which extends over both blade halves 24, 25 with a continuously curved outer contour.
  • the finished blades 18 are connected to the support disk 12 on the one hand and to the cover disk 14 on the other by inserting the elongated plug-in pins 32 on the side edges of the blades 18 into the receiving slots 33 on the support disk 12 on the one hand and into the receiving slots 33 on the cover disk 14 on the other be plugged in. Subsequently, the splices created in this way are welded from the outside, that is to say from the outside of the support disk 12 or the cover disks 14 facing away from the blade ring, by means of a welded connection. Laser welding is also a suitable welding process here in order to reduce the heat input.
  • connection can also be welded from the inside to stabilize it.

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Abstract

Bei einem Radiallaufrad, mit einer eine Eintrittsöffnung (50) aufweisenden Deckscheibe (14) und einer Tragscheibe (12), die über einen mehrere Schaufeln (18) aufweisenden Schaufelkranz (17) miteinander verbunden sind, wobei die Schaufeln (18) jeweils zwei einander entgegengesetzte Seitenkanten (19a, 19b)aufweisen, von denen eine mit der Deckscheibe (14) und die andere mit der Tragscheibe (12) verbunden ist, wobei sich die Seitenkanten (19a, 19b) jeweils zwischen einer Schaufel-Eintrittskante (20) und einer in einer Laufrad-Umfangsrichtung entgegengesetzten Schaufel-Austrittskante (21) erstrecken, sind die Schaufeln (18) jeweils als Hohlprofil ausgebildet sind und zwei aneinander angesetzte und im Bereich der Schaufel-Eintrittskante (20) und der Schaufel-Austrittskante (21) jeweils über eine Schweißverbindung miteinander verschweißte, zwischen sich einen Hohlraum (23) begrenzende Schaufelhälften (24, 25) aufweisen.In a radial impeller, with a cover disk (14) having an inlet opening (50) and a support disk (12), which are connected to one another via a blade ring (17) having several blades (18), the blades (18) each having two opposing blades have side edges (19a, 19b), one of which is connected to the cover disk (14) and the other to the support disk (12), the side edges (19a, 19b) each being between a blade leading edge (20) and an in a vane trailing edge (21) opposite to an impeller circumferential direction, the vanes (18) are each designed as a hollow profile and two are attached to one another and in the region of the vane leading edge (20) and the vane trailing edge (21) via a welded connection blade halves (24, 25) which are welded to one another and delimit a cavity (23) between them.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radiallaufrad, mit einer eine Eintrittsöffnung aufweisenden Deckscheibe und einer Tragscheibe, die über einen mehrere Schaufeln aufweisenden Schaufelkranz miteinander verbunden sind, wobei die Schaufeln jeweils zwei einander entgegengesetzte Seitenkanten aufweisen, von denen eine mit der Deckscheibe und die andere mit der Tragscheibe verbunden ist, wobei sich die Seitenkanten jeweils zwischen einer Schaufel-Eintrittskante und einer in einer Laufrad-Umfangsrichtung entgegengesetzten Schaufel-Austrittskante erstrecken.The invention relates to a radial impeller with a cover disk having an inlet opening and a support disk, which are connected to one another via a blade ring having several blades, the blades each having two opposite side edges, one of which is connected to the cover disk and the other to the support disk is, wherein the side edges each extend between a blade leading edge and an opposite blade trailing edge in an impeller circumferential direction.

Derartige Radiallaufräder sind bereits seit langem bekannt. Ein Ziel bei der Entwicklung von Radiallaufrädern ist es, ein Radiallaufrad bereitzustellen, das einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Hier wurden in der Vergangenheit bereits unterschiedliche Ansätze verfolgt, beispielsweise ist in der DE 10 2011 013 841 A1 ein Radialventilatorrad offenbart, das eine Deckscheibe und eine Tragscheibe aufweist, die über einen Schaufelkranz miteinander verbunden sind. Der Schaufelkranz besitzt mehrere von innen nach außen gegen die Laufrichtung geneigte Schaufeln, die jeweils eine Schaufeleintrittskante und ein in Radialrichtung weiter außen angeordnete Schaufel-austrittskante aufweist. Der Wirkungsgrad dieses Radialventilatorrads wurde dahingehend verbessert, dass die Schaufeleintrittskanten ausgehend von der Deckscheibe in Richtung zur Tragscheibe jeweils einen geraden Verlauf mit einer Komponente in Radialrichtung und einer Komponente in Umfangsrichtung haben.Such radial impellers have been known for a long time. One goal in the development of radial impellers is to provide a radial impeller that has a high level of efficiency. Different approaches have already been pursued here in the past, for example in the DE 10 2011 013 841 A1 discloses a centrifugal fan wheel which has a cover disk and a support disk which are connected to one another via a blade ring. The blade ring has a plurality of blades which are inclined from the inside to the outside against the direction of travel and which each have a blade leading edge and a blade trailing edge arranged further outward in the radial direction. The efficiency of this centrifugal fan wheel was improved in such a way that the blade leading edges, starting from the cover disk in the direction of the support disk, each have a straight course with a component in the radial direction and a component in the circumferential direction.

Ein anderer Ansatz zur Verbesserung des Wirkungsgrades ist in der EP 2 942 531 A1 beschrieben, bei der das Laufrad insgesamt einteilig als Spritzgussteil gefertigt ist, wobei die Schaufeln eine 3D-Geometrie aufweisen.Another approach to improving efficiency is in the EP 2 942 531 A1 described in which the impeller is manufactured in one piece as an injection molded part, the blades having a 3D geometry.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Radiallaufrad der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das sich durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet, gewichtsoptimiert ist und kostengünstig herstellbar ist.The object of the invention is to create a radial impeller of the type mentioned at the outset, which is characterized by high efficiency, is weight-optimized and can be produced inexpensively.

Diese Aufgabe wird durch ein Radiallaufrad mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.This object is solved by a radial impeller having the features of independent claim 1 . Further developments of the invention are presented in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Radiallaufrad zeichnet sich dadurch aus, dass die Schaufeln jeweils als Hohlprofil ausgebildet sind und zwei aneinander angesetzte und im Bereich der Schaufel-Eintrittskante und der Schaufel-Austrittskante jeweils über eine Schweißverbindung miteinander verbundene, zwischen sich einen Hohlraum begrenzende Schaufelhälften aufweisen.The radial impeller according to the invention is characterized in that the blades are each designed as a hollow profile and have two blade halves which are attached to one another and are connected to one another in the region of the blade leading edge and the blade trailing edge by a welded connection and delimit a cavity between them.

Die Ausgestaltung der Schaufeln als Hohlprofile führt gegenüber aus Vollmaterial ausgeführten Schaufeln zu einer Gewichtsersparnis. Die Herstellung solcher Hohlprofil-Schaufeln ist relativ einfach aus den beiden Schaufelhälften durchzuführen, die lediglich im Bereich der Schaufel-Eintrittskante und der Schaufel-Austrittskante miteinander zu verschweißen sind. Zweckmäßigerweise bestehen die Schaufeln jeweils aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung, wobei sich als Leichtmetall bzw. Leichtmetall-Legierung insbesondere Aluminium bzw. eine Aluminium-Legierung eignet. Insbesondere derartige Aluminium-Legierungen haben den Vorteil, dass die mechanische Festigkeit, Duktilität und Bruchzähigkeit bei tiefen Temperaturen zunimmt. Bezüglich Korrosion sind sie zudem seewasserbeständig.The design of the blades as hollow profiles leads to a weight saving compared to blades made of solid material. Such hollow-profile blades can be manufactured relatively easily from the two blade halves, which only have to be welded to one another in the region of the blade leading edge and the blade trailing edge. Expediently, the blades each consist of Light metal or a light metal alloy, aluminum or an aluminum alloy being particularly suitable as the light metal or light metal alloy. Aluminum alloys of this type in particular have the advantage that the mechanical strength, ductility and fracture toughness increase at low temperatures. In terms of corrosion, they are also seawater resistant.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Schaufeln jeweils einen sich zur Schaufel-Eintrittskante hin verjüngenden Eintrittsendbereich auf, der von an den voneinander abgewandten Außenflächen der Schaufelhälften konvex gewölbten Endabschnitten der beiden Schaufelhälften gebildet ist, derart, dass der Eintrittsendbereich eine sich über beide Schaufelhälften erstreckende durchgängig gekrümmte Außenkontur aufweist. Die Schaufeln besitzen in diesem Fall jeweils an der Schaufel-Eintrittskante eine bogenförmig gekrümmte Profilnase oder einen "Radius", der Teil des Profils der Schaufel ist. Die beiden Schaufelhälften bilden also gemeinsam mit dem an seiner Außenkontur durchgängig gekrümmten Eintrittsendbereich ein Tragflügelprofil, das strömungstechnisch optimiert ist und insbesondere gegenüber "scharfkantigen Schaufel-Eintrittskanten" insgesamt ebenfalls zur Verbesserung des Wirkungsgrads beiträgt. Die als Hohlprofile ausgebildeten Schaufeln besitzen eine 3D-Geometrie.In a further development of the invention, the blades each have an inlet end region that tapers towards the blade inlet edge, which is formed by end sections of the two blade halves that are convexly curved on the outer surfaces of the blade halves that face away from one another, such that the inlet end region extends continuously over both blade halves has curved outer contour. In this case, the blades each have an arcuately curved profile nose or "radius" at the blade leading edge, which is part of the profile of the blade. The two blade halves together with the entry end area, which is continuously curved on its outer contour, form an airfoil profile that is aerodynamically optimized and, in particular, also contributes overall to improving the efficiency compared to "sharp-edged blade entry edges". The blades, designed as hollow profiles, have a 3D geometry.

In besonders bevorzugter Weise sind die konvex gewölbten Endabschnitte jeweils als durch plastisches Umformen eines Schaufelhälften-Rohlings spanlos erzeugte Umformabschnitte ausgebildet. Als plastisches Umformen eignet sich insbesondere ein Prägen der Schaufelhälften-Rohlinge. In diesem Fall werden die konvex gewölbten Endabschnitte eingeprägt.In a particularly preferred manner, the convexly curved end sections are each formed as formed sections produced without cutting by plastic forming of a blade half blank. Stamping of the blade half blanks is particularly suitable as plastic forming. In this case, the convexly curved end sections are embossed.

In besonders bevorzugter Weise handelt es sich bei der Schweißverbindung um eine Laser-Schweißverbindung. Eine derartige Laser-Schweißverbindung hat den Vorteil, dass der Wärmeeintrag beim Schweißen relativ gering ist. Dadurch kann der Verzug der zu schweißenden Teile aufgrund der Wärmeeinwirkung begrenzt werden.In a particularly preferred manner, the welded connection is a laser welded connection. Such a laser welded connection has the advantage that the heat input during welding is relatively low. This can limit the distortion of the parts to be welded due to the effect of heat.

Es ist möglich, dass die Schweißverbindung wenigstens eine sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Schaufel-Eintrittskante und/oder der Schaufel-Austrittskante erstreckende Schweißnaht aufweist. Alternativ ist es denkbar, dass die Schweißverbindung auch mittels einer Punktschweißung hergestellt wird.It is possible for the welded connection to have at least one weld seam which extends essentially over the entire length of the blade leading edge and/or the blade trailing edge. Alternatively, it is conceivable that the welded connection is also produced by means of a spot weld.

In besonders bevorzugter Weise sind die Schaufeln als von der Deckscheibe und der Tragscheibe separate Bauteile ausgebildet und sind über Befestigungsmaßnahme jeweils im Bereich ihrer Seitenkanten einerseits mit der Deckscheibe und andererseits mit der Tragscheibe verbunden.In a particularly preferred manner, the blades are designed as separate components from the cover disk and the support disk and are connected to the cover disk on the one hand and to the support disk on the other by means of fastenings in the region of their side edges.

In besonders bevorzugter Weise umfassen die Befestigungsmaßnahmen eine Schweißverbindung, mit der die Schaufeln jeweils einerseits an die Deckscheibe und andererseits an die Tragscheibe geschweißt sind. Als Schweißverbindung eignet sich wieder insbesondere eine Laser-Schweißverbindung, um den Wärmeeintrag zu reduzieren.In a particularly preferred manner, the fastening measures include a welded connection with which the blades are each welded to the cover disk on the one hand and to the support disk on the other hand. A laser welded connection is again particularly suitable as the welded connection in order to reduce the heat input.

In besonders bevorzugter Weise umfassen die Befestigungsmaßnahmen zusätzlich zur Schweißverbindung eine Formschlussverbindung, mit der die Schaufeln einerseits mit der Deckscheibe und andererseits mit der Tragscheibe verbunden sind.In a particularly preferred manner, the fastening measures include, in addition to the welded connection, a form-fitting connection with which the blades are connected on the one hand to the cover disk and on the other hand to the carrier disk.

In besonders bevorzugter Weise ist die Formschlussverbindung als Steckverbindung ausgebildet, mit einerseits an den Seitenkanten der jeweiligen Schaufeln und andererseits an Deck-oder Tragscheibe ausgebildeten, einander zugeordneten Steckelementen und Gegen-Steckelementen.In a particularly preferred manner, the form-fitting connection is designed as a plug-in connection, with plug-in elements and mating plug-in elements assigned to one another formed on the one hand on the side edges of the respective blades and on the other hand on the cover disk or carrier disk.

In besonders bevorzugter Weise sind die Steckelemente also insbesondere längliche Steckpins, vorzugsweise Stecklaschen, und die Gegen-Steckelemente als die Stecklaschen aufnehmende Aufnahmeöffnungen, insbesondere Aufnahmeschlitze, ausgebildet. Zweckmäßigerweise befinden sich die Steckpins an den Schaufeln und die Aufnahmeöffnungen an Deck- und Tragscheibe. Es wäre jedoch auch denkbar, an Deck- und Tragscheibe Steckpins und an den Seitenkanten der Schaufeln Aufnahmeöffnungen, insbesondere Aufnahmeschlitze auszubilden.In a particularly preferred manner, the plug-in elements are in particular elongate plug-in pins, preferably plug-in tabs, and the counter-plug-in elements are designed as receiving openings, in particular receiving slots, receiving the plug-in tabs. The plug-in pins are expediently located on the blades and the receiving openings on the cover and hub disks. However, it would also be conceivable to form plug-in pins on the cover and support disks and receiving openings, in particular receiving slots, on the side edges of the blades.

In besonders bevorzugter Weise sind die länglichen Steckpins an die Kontur der Außenflächen der Schaufelhälften angepasst und ebenfalls konvex gekrümmt ausgebildet, wobei die Kontur der Aufnahmeschlitze an die Kontur der länglichen Steckpins angepasst ist.In a particularly preferred manner, the elongate plug-in pins are adapted to the contour of the outer surfaces of the blade halves and are also formed with a convex curvature, the contour of the receiving slots being adapted to the contour of the elongate plug-in pins.

Die Schaufeln weisen jeweils zwei voneinander abgewandte Außenflächen auf, von denen die in Laufrichtung vordere, insbesondere konvex gekrümmte Außenfläche als Druckseite und die entgegengesetzte Außenfläche, die gegebenenfalls konkav gekrümmt ist, die Saugseite darstellt. Es ist möglich, dass die länglichen Steckpins an den Seitenkanten der Schaufeln derart angeordnet sind, dass die länglichen Steckpins alternierend der Druckseite und der Saugseite zugeordnet sind. Zweckmäßigerweise befinden sich die länglichen Steckpins also in der Nähe der Druckseite und bilden dabei quasi eine Verlängerung der Außenfläche, wobei der entlang der Seitenkante nächste längliche Steckpin dann an der Saugseite quasi als Verlängerung der Saugseite angeordnet ist.The blades each have two outer surfaces facing away from one another, of which the front, in particular convexly curved, outer surface in the running direction represents the pressure side and the opposite outer surface, which is optionally concavely curved, represents the suction side. It is possible for the elongate plug-in pins to be arranged on the side edges of the blades in such a way that the elongate plug-in pins are assigned to the pressure side and the suction side in alternation. The elongated plug-in pins are therefore expediently located in the vicinity of the pressure side and form a quasi-extension of the outer surface, with the next one along the side edge elongated plug-in pin is then arranged on the suction side as an extension of the suction side.

In besonders bevorzugter Weise sind die Schaufeln von innen nach außen gegen die Laufrichtung geneigt und sind in Form von rückwärtsgekrümmten Schaufeln ausgebildet.In a particularly preferred manner, the blades are inclined from the inside to the outside against the running direction and are designed in the form of backward-curved blades.

Zweckmäßigerweise weist die Schaufel-Eintrittskante und/oder Schaufel-Austrittskante einer jeweiligen Schaufel ausgehend von der Deckscheibe in Richtung zur Tragscheibe einen bogenförmigen Verlauf auf.The blade leading edge and/or blade trailing edge of a respective blade expediently has an arcuate course, starting from the cover disk in the direction of the carrier disk.

Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Radiallaufrads nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das Verfahren mit folgenden Schritten:

  • Bereitstellen von zwei Schaufelhälften und Zusammensetzen der beiden Schaufelhälften derart, dass ein Hohlprofil gebildet wird und die beiden Schaufelhälften gemeinsam eine Schaufel-Eintrittskante und eine Schaufel-Austrittskante bilden,
  • Verschweißen der beiden Schaufelhälften im Bereich der Schaufel-Eintrittskante und der Schaufel-Austrittskante zur Bildung einer Schaufel,
  • Durchführung der vorstehend genannten Verfahrensschritte zur Herstellung sämtlicher Schaufeln des Schaufelkranzes,
  • Verbinden der Schaufeln im Bereich deren Seitenkanten einerseits mit der Deckscheibe und andererseits mit der Tragscheibe.
The invention also includes a method for producing a radial impeller according to one of claims 1 to 12, the method having the following steps:
  • Providing two blade halves and assembling the two blade halves in such a way that a hollow profile is formed and the two blade halves together form a blade leading edge and a blade trailing edge,
  • Welding the two blade halves in the area of the blade leading edge and the blade trailing edge to form a blade,
  • Carrying out the above-mentioned method steps for the production of all blades of the blade ring,
  • Connecting the blades in the area of their side edges to the cover disk on the one hand and to the support disk on the other.

Zweckmäßigerweise werden die Schaufelhälften vor dem Zusammensetzen jeweils plastisch umgeformt, insbesondere geprägt, um konvex gewölbte Innenabschnitte herzustellen.Expediently, the blade halves are each plastically deformed, in particular embossed, before they are assembled, in order to produce convexly curved inner sections.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden die Schaufeln über die Kombination der Steckpins an der Aufnahmeschlitze formschlüssig mit Deck- und Tragscheibe verbunden und anschließend die Steckungen der Steckpins mit den Aufnahmeschlitzen verschweißt.In a further development of the invention, the blades are positively connected to the cover disk and support disk via the combination of the plug-in pins on the receiving slots and then the plug-in pins are welded to the receiving slots.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Verschweißung an einer dem Schaufelkranz abgewandten Außenseite von Deckscheibe oder Tragscheibe.The welding is expediently carried out on an outside of the cover disk or support disk which faces away from the blade ring.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1
eine perspektivische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Radiallaufrads,
Figur 2
eine perspektivische Seitenansicht einer Schaufel des Radiallaufrads von Figur 1,
Figur 3
eine andere perspektivische Ansicht der Schaufel von Figur 2,
Figur 4
einen Längsschnitt durch die Tragscheibe des Radiallaufrads von Figur 1,
Figur 5
einen Längsschnitt durch das Radiallaufrad von Figur 1,
Figur 6
eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X von Figur 3,
Figur 7
eine perspektivische Ansicht von schräg oben von Seiten der Tragscheibe aus gesehen auf das Radiallaufrad von Figur 1 und
Figur 8
eine perspektivische Ansicht von schräg oben von Seiten der Deckscheibe aus gesehen auf das Radiallaufrad von Figur 1.
A preferred embodiment is shown in the drawing and is explained in more detail below. Show in the drawing:
figure 1
a perspective view of a preferred embodiment of the radial impeller according to the invention,
figure 2
a perspective side view of a blade of the centrifugal impeller of figure 1 ,
figure 3
another perspective view of the blade of FIG figure 2 ,
figure 4
a longitudinal section through the support disc of the radial impeller from figure 1 ,
figure 5
a longitudinal section through the radial impeller from figure 1 ,
figure 6
an enlarged representation of the detail X of figure 3 ,
figure 7
a perspective view obliquely from above seen from the side of the support disc of the radial impeller of figure 1 and
figure 8
a perspective view of the radial impeller seen from diagonally above from the side of the cover plate figure 1 .

Die Figuren 1 bis 8 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Radiallaufrads 11. Das Radiallaufrad, das der Einfachheit halber auch als Laufrad bezeichnet werden könnte ist Bestandteil eines Radialventilators (nicht dargestellt), der darüber hinaus noch einen Ventilatorantrieb (nicht dargestellt) besitzt, über den das Radiallaufrad 11 rotatorisch antreibbar ist. Bei dem Radialventilator kann es sich um einen solchen mit Riemenantrieb oder mit Direktantrieb handeln. Im erstgenannten Fall sorgt ein Riemen für die Kraftübertragung vom Ventilatorantrieb auf das Radialventilatorrad 11. Beim direkt angetriebenen Radialventilator kann der Ventilatorantrieb an das Radiallaufrad angebaut sein, beispielsweise dadurch, dass eine Antriebswelle des Ventilatorantriebs an einer an einer Tragscheibe 12 ausgebildeten Nabenanordnung 13 des Radiallaufrads 11 gekoppelt ist.The Figures 1 to 8 show a preferred embodiment of the radial impeller 11 according to the invention. The radial impeller, which for the sake of simplicity could also be referred to as an impeller, is part of a radial fan (not shown), which also has a fan drive (not shown), via which the radial impeller 11 can be driven in rotation is. The centrifugal fan can be belt-driven or direct-driven. In the former case, a belt ensures the power transmission from the fan drive to the radial fan wheel 11. In the case of directly driven radial fans, the fan drive can be attached to the radial impeller, for example by a drive shaft of the fan drive being coupled to a hub arrangement 13 of the radial impeller 11 formed on a support disk 12 is.

Das in den Figuren 1 bis 8 gezeigte bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt rein beispielhaft ein Radiallaufrad 11, das für den direkten Antrieb bestimmt ist.That in the Figures 1 to 8 The preferred exemplary embodiment shown shows, purely by way of example, a radial impeller 11 which is intended for direct drive.

Wie insbesondere in den Figuren 1, 5, 7 und 8 gezeigt, besitzt das Radiallaufrad 11 eine Deckscheibe 14, die eine kreisrunde Eintrittsöffnung 15 aufweist, die einen Ansaugdurchmesser definiert. Die Eintrittsöffnung 50 befindet sich dabei an einem an der Außenseite der Deckscheibe vorstehenden Stutzen 15, der sich in Axialrichtung entlang einer Rotationsachse 16 trompetenförmig nach innen erweitert. Die trompetenförmige Erweiterung des Stutzens 15 sorgt für eine verbesserte Umlenkung von der axialen in die radiale Strömungsrichtung. Der Radius der Krümmung kann beispielsweise im Bereich von 10 % bis 30 % des Ansaugdurchmessers liegen.As in particular in the figures 1 , 5 , 7 and 8th shown, the radial impeller 11 has a cover plate 14, the one has a circular inlet opening 15 which defines a suction diameter. The inlet opening 50 is located on a connecting piece 15 which protrudes on the outside of the cover disk and widens inwards in a trumpet shape in the axial direction along an axis of rotation 16 . The trumpet-shaped widening of the connecting piece 15 ensures improved deflection from the axial to the radial direction of flow. The radius of curvature can be in the range of 10% to 30% of the intake diameter, for example.

Es ist ferner eine Tragscheibe 12 vorgesehen, die koaxial zur Deckscheibe 14 angeordnet ist. Deck- und Tragscheibe 12, 14 sind über einen Schaufelkranz 17 miteinander verbunden. An der Tragscheibe 12 befindet sich die bereits zuvor erwähnten Nabenanordnung 13, die zur Kopplung mit einer Antriebswelle eines Ventilatorantriebs (nicht dargestellt) dient. Der Außendurchmesser der Tragscheibe 12 ist geringer als der Außendurchmesser der Deckscheibe 14 oder ungefähr gleich groß.A support disk 12 is also provided, which is arranged coaxially to the cover disk 14 . The cover and support disks 12, 14 are connected to one another via a blade ring 17. The previously mentioned hub arrangement 13, which is used for coupling to a drive shaft of a fan drive (not shown), is located on the support disk 12. The outer diameter of the support disk 12 is smaller than the outer diameter of the cover disk 14 or approximately the same size.

Der Schaufelkranz 17 besteht aus mehreren Schaufeln 18, die jeweils von innen nach außen gegen die Laufrichtung geneigt sind. Im vorliegenden Beispielsfall sind rückwärts gekrümmte Schaufeln 18 vorgesehen.The blade ring 17 consists of a plurality of blades 18, which are each inclined from the inside to the outside against the running direction. In the present example, backward-curved blades 18 are provided.

Die Schaufeln 18 besitzen jeweils zwei aneinander entgegengesetzte Seitenkanten 19a, 19b, von denen eine mit der Deckscheibe 14 und die andere mit der Tragscheibe 12 verbunden ist. Die Seitenkanten 19a, 19b erstrecken sich jeweils zwischen einer Schaufel-Eintrittskante 20 und einer in einer Laufrad-Umfangsrichtung entgegengesetzten Schaufel-Austrittskante 21.The blades 18 each have two mutually opposite side edges 19a, 19b, one of which is connected to the cover disk 14 and the other to the support disk 12. The side edges 19a, 19b each extend between a blade leading edge 20 and an opposite blade trailing edge 21 in a circumferential direction of the impeller.

Wie insbesondere in Figur 6 gezeigt, sind die Schaufeln 18 jeweils als Hohlprofil ausgebildet und weisen zwei aneinander angesetzte und im Bereich der Schaufel-Eintrittskante 20 und der Schaufel-Austrittskante 21 jeweils über eine Schweißverbindung 22 miteinander verschweißte, zwischen sich einen Hohlraum 23 begrenzte Schaufelhälften 24, 25 auf.As in particular in figure 6 shown, the blades 18 are each formed as a hollow profile and have two together attached blade halves 24, 25 which are welded to one another in the region of the blade leading edge 20 and the blade trailing edge 21 via a welded joint 22 and define a cavity 23 between them.

Wie ferner in Figur 6 gezeigt, besitzen die Schaufeln 18 jeweils eine sich zur Schaufel-Eintrittskante 20 hin verjüngenden Eintrittsendbereichs 26 auf, der voneinander abgewandten Außenflächen 27, 28 der Schaufelhälften 24, 25 konvex gewölbten Endabschnitten 29, 30 der beiden Schaufelhälften 24, 25 gebildet ist, derart, dass der Eintrittsendbereich 26 eines sich über beide Schaufelhälften 24, 25 erstreckende durchgängig gekrümmte Außenkontur aufweist.As also in figure 6 shown, the blades 18 each have an inlet end region 26 that tapers towards the blade inlet edge 20, which is formed by convexly curved end sections 29, 30 of the two blade halves 24, 25 on the outer surfaces 27, 28 of the blade halves 24, 25 facing away from one another, such that the inlet end region 26 has a continuously curved outer contour extending over both blade halves 24, 25.

Wie insbesondere in den Figuren 5 und 7 gezeigt, sind die Schaufeln 18 jeweils in sich verwunden, d. h. die einander entgegengesetzten Seitenkanten 19a, 19b einer jeweiligen Schaufel 18 haben voneinander verschiedene Verläufe.As in particular in the figures 5 and 7 shown, the blades 18 are each twisted, ie the mutually opposite side edges 19a, 19b of a respective blade 18 have different courses from one another.

Die konvex gewölbten Endabschnitte 29, 30 sind jeweils als durch plastisches Umformen, insbesondere Prägen, eines Schaufelhälften-Rohlings spanlos erzeugte Umformabschnitte ausgebildet.The convexly curved end sections 29, 30 are each formed as formed sections produced without cutting by plastic forming, in particular embossing, of a blade half blank.

Die Schaufeln 18 bestehen jeweils aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung. In Kombination mit dem Hohlprofil der Schaufeln ergibt sich dadurch eine Gewichtseinsparung gegenüber herkömmlichen Schaufeln aus Stahlblech-Vollmaterial.The blades 18 are each made of aluminum or an aluminum alloy. In combination with the hollow profile of the blades, this results in weight savings compared to conventional blades made of solid sheet steel.

Wie insbesondere in den Figuren 2 und 3 gezeigt sind die Schaufeln 18 also als Hohlprofilschaufeln ausgebildet. Die Schaufelgeometrie kann aus mehreren, axial versetzten Schnitten senkrecht zur Drehachse gebildet werden. Dabei werden für jeden Schnitt unterschiedliche Ein- und Austrittswinkel sowie Durchmesserverhältnisse und Schaufelradien verwendet. Die endgültige Form der Hohlprofilschaufel wird aus der Schaufelgeometrie und einer überlagerten NACA-Profilgeometrie gebildet. Die Schaufeln können also nach Art eines Tragflügelprofils ausgebildet sein.As in particular in the Figures 2 and 3 the blades 18 are shown as hollow profile blades. The blade geometry can be formed from several axially offset sections perpendicular to the axis of rotation. Different entry and exit angles as well as Diameter ratios and blade radii used. The final shape of the hollow profile blade is formed from the blade geometry and an overlaid NACA profile geometry. The blades can thus be designed in the manner of an airfoil profile.

Wie insbesondere in Figur 1 gezeigt, bestimmt insbesondere die Meridiankontur 31 an der Schaufel-Austrittskante 21 des Radiallaufrads 11 die endgültige Form der Schaufel 18. Ein für die Einströmung der Schaufeln 18 wichtiger Parameter ist der sogenannte Schaufeleintrittswinkel β1. Dies wird gebildet als Winkel einer Tangente an einen inneren Fußpunkt der Schaufel 18 durch diesen Fußpunkt laufenden Kreisumfangstangente. Der Schaufeleintrittswinkel ist β1,TS ist hierbei im Bereich der Tragscheibe verschieden von den Schaufeleintrittswinkel β1,DS im Bereich der Deckscheibe.As in particular in figure 1 shown, determines in particular the meridian contour 31 at the blade trailing edge 21 of the radial impeller 11 the final shape of the blade 18. An important parameter for the inflow of the blades 18 is the so-called blade entrance angle β 1 . This is formed as the angle of a tangent to an inner base point of the blade 18 running through this base point of a circle circumference. The blade entry angle β 1,TS is different in the area of the support disk from the blade entry angle β 1,DS in the area of the cover disk.

Der Schaufel-Eintrittskante 20 entgegengesetzt ist die Schaufel-Austrittskante 21 angeordnet. An der Schaufel-Austrittskante 21 ist ein Schaufelaustrittswinkel β2 gebildet, der als Winkel einer Tangente an einen äußeren Fußpunkt der Schaufel zu durch diesen Fußpunkt laufenden Kreisumfangstangente definiert. In analoger Weise zum an der Schaufel-Eintrittskante 20 ausgebildeten Schaufeleintrittswinkel β1 kann auch der Schaufelaustrittswinkel β2,TS im Bereich der Tragscheibe verschieden von den Schaufelaustrittswinkel β2,DS im Bereich der Deckscheibe sein.The blade trailing edge 21 is arranged opposite the blade leading edge 20 . At the blade trailing edge 21, a blade exit angle β 2 is formed, which is defined as the angle of a tangent to an outer base point of the blade to the tangent of the circumference running through this base point. In a manner analogous to the blade entrance angle β 1 formed at the blade leading edge 20, the blade exit angle β 2,TS in the area of the hub disk can also be different from the blade exit angle β 2,DS in the area of the cover disk.

Wie bereits erwähnt, werden die Schaufeln 18 jeweils durch das Zusammensetzen der beiden Schaufelhälften 24, 25 und anschließendes Verschweißen im Bereich der Schaufel-Eintrittskante 20 und der Schaufelaustrittskante 21 gebildet. Die hierzu vorgesehene Schweißverbindung kann zweckmäßigerweise als Laser-Schweißverbindung ausgebildet sein, wodurch der Wärmeeintrag in die zu schweißenden Schaufelhälften beim Schweißvorgang relativ gering ist. Zweckmäßigerweise werden die Schaufeln an der Schaufel-Eintrittskante 20 und an der Schaufel-Austrittskante 21 mittels einer sich über die gesamte Länge des Schaufel-Eintrittskante und der Schaufel-Austrittskante 21 erstreckende Schweißnaht (nicht dargestellt) gebildet.As already mentioned, the blades 18 are each formed by assembling the two blade halves 24, 25 and then welding them together in the area of the blade leading edge 20 and the blade trailing edge 21. The welded connection provided for this purpose can expediently be designed as a laser weld, whereby the heat input into the blade halves to be welded during the welding process is relatively low. The blades are expediently formed at the blade leading edge 20 and at the blade trailing edge 21 by means of a weld seam (not shown) extending over the entire length of the blade leading edge and the blade trailing edge 21 .

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Verbindung der Schaufeln 18 einerseits mit der Tragscheibe 12 und andererseits mit der Deckscheibe 14 im Bereich der zueinander entgegengesetzt angeordneten Seitenkanten 19a, 19b.Another important aspect is the connection of the blades 18 to the support disk 12 on the one hand and to the cover disk 14 on the other in the region of the side edges 19a, 19b arranged opposite one another.

Wie insbesondere in den Figuren 2, 3, 6 und 7 gezeigt, wird als Befestigungsmaßnahme zur Befestigung der Schaufeln 18 einerseits an der Deckscheibe 14 und andererseits an der Tragscheibe 12 eine Kombination aus Schweißverbindung mit einer Formschlussverbindung verwendet.As in particular in the Figures 2, 3 , 6 and 7 shown, a combination of a welded connection with a form-fitting connection is used as a fastening measure for fastening the blades 18 to the cover disk 14 on the one hand and to the supporting disk 12 on the other hand.

Die Formschlussverbindung ist als Steckverbindung ausgebildet, mit einerseits an den Seitenkanten 19a, b der jeweiligen Schaufel 18 und andererseits an Deck- oder Tragscheibe 14, 12 ausgebildeten, einander zugeordneten Steckelementen und Gegensteckelementen.The form-fit connection is designed as a plug-in connection, with mutually associated plug-in elements and counter-plug-in elements formed on the one hand on the side edges 19a, b of the respective blade 18 and on the other hand on the cover or support disk 14, 12.

Wie insbesondere in Figur 6 gezeigt, sind die Steckelemente als insbesondere längliche Steckpins 32 ausgebildet. Die länglichen Steckpins 32 könnten daher auch als Stecklaschen bezeichnet werden. Die Gegen-Steckelemente sind als die Steckpins aufnehmende Aufnahmeöffnungen ausgebildet. Im Falle von länglichen Steckpins bzw. Stecklaschen sind die Aufnahmeöffnungen als Aufnahmeschlitze 33 ausgebildet.As in particular in figure 6 shown, the plug-in elements are designed as, in particular, elongate plug-in pins 32 . The elongated plug-in pins 32 could therefore also be referred to as plug-in lugs. The mating plug-in elements are designed as receiving openings that accommodate the plug-in pins. In the case of elongate plug-in pins or plug-in tabs, the receiving openings are designed as receiving slots 33 .

Wie insbesondere in Figur 6 gezeigt, sind die länglichen Steckpins 32 an die Kontur der Außenflächen 27, 28 der Schaufelhälften 24, 25 angepasst und entsprechend gekrümmt ausgebildet. Die Kontur der Aufnahmeschlitze 33 ist dabei an die Kontur der länglichen Steckpins 32 angepasst.As in particular in figure 6 shown, the elongate plug-in pins 32 are adapted to the contour of the outer surfaces 27, 28 of the blade halves 24, 25 and are correspondingly curved. The contour of the receiving slots 33 is adapted to the contour of the elongate plug-in pins 32 .

Wie insbesondere die Zusammenschau der Figuren 2, 3 und 7 zeigt, sind die einander entgegengesetzt liegenden Außenflächen 27, 28 einer jeweiligen Schaufel 18 charakteristisch ausgebildet. Die in Laufrichtung vordere Außenfläche die zur vorderen Schaufelhälfte 24 gehört könnte auch als druckseitige Außenfläche 27 bezeichnet werden, während die andere Außenfläche an der hinteren Schaufelhälfte auch als saugseitige Außenfläche 28 bezeichnet werden kann.As in particular the synopsis of the Figures 2, 3 and 7 shows, the opposite outer surfaces 27, 28 of a respective blade 18 are formed characteristically. The front outer surface in the running direction, which belongs to the front blade half 24 , could also be referred to as the pressure-side outer surface 27 , while the other outer surface on the rear blade half can also be referred to as the suction-side outer surface 28 .

Wie insbesondere in Figur 7 gezeigt, sind die länglichen Steckpins 32 alternierend an der Saug- und an der Druckseite also abwechselnd im Bereich der druckseitigen Außenfläche 27 und der saugseitigen Außenfläche 28 angeordnet.As in particular in figure 7 shown, the elongate plug-in pins 32 are arranged alternately on the suction side and on the pressure side, ie alternately in the area of the outer surface 27 on the pressure side and the outer surface 28 on the suction side.

Die Ausgestaltung der Steckpins 32 kann ebenfalls bereits bei der Herstellung der beiden Schaufelhälften 24, 25 erfolgen, beispielsweise durch Herausstanzen oder Ausprägen der länglichen Steckpins aus einem Schaufelhälften-Rohling.The design of the plug-in pins 32 can also already take place during the manufacture of the two blade halves 24, 25, for example by punching out or embossing the elongate plug-in pins from a blade half blank.

Wie insbesondere in den Figuren 1 und 8 gezeigt, besitzen Trag- und Deckscheibe 12, 14 über einen Schaufelaustrittsdurchmesser, der durch die Schaufelaustrittskanten 21 der jeweiligen Schaufeln 18 definiert ist, hinausstehende Endbereiche 34, 35, die einen ringförmigen Diffusionsraum bzw. Diffusor 36 definieren, der einen Diffusor-Außendurchmesser aufweist. Charakteristisch an dem Querschnitt des Diffusors 36 ist, dass er nicht rechteckig oder trapezförmig ausgebildet ist, sondern durch die Form des nicht gerade auslaufenden, sondern bogenförmig gekrümmten Endbereichs 35 der Tragscheibe 12 bestimmt ist.As in particular in the figures 1 and 8th shown, the carrier and cover disks 12, 14 have end regions 34, 35 which protrude beyond a blade outlet diameter which is defined by the blade outlet edges 21 of the respective blades 18 and which define an annular diffusion space or diffuser 36 which has a diffuser outer diameter. A characteristic of the cross section of the diffuser 36 is that it is not rectangular or trapezoidal, but rather due to the shape of the but arcuately curved end portion 35 of the support disk 12 is determined.

Die Herstellung des Radiallaufrads 11 läuft im Wesentlichen wie folgt ab:
Zunächst werden die beiden Schaufelhälften 24, 25 bereitgestellt und derart zusammengesetzt, dass ein Hohlprofil gebildet wird und die beiden Schaufelhälften 24, 25 gemeinsam eine Schaufel-Eintrittskante 20 und eine Schaufel-Austrittskante 21 bilden. Als nächstes müssen dann natürlich die beiden Schaufelhälften 24, 25 miteinander verbunden bzw. aneinander befestigt werden, was durch Verschweißen der beiden Schaufelhälften 24, 25 im Bereich der Schaufel-Eintrittskante 20 und im Bereich der Schaufel-Austrittskante 21 erfolgt. Dadurch entsteht eine Hohlprofil-Schaufel.The manufacture of the radial impeller 11 is essentially as follows:
First, the two blade halves 24, 25 are provided and assembled in such a way that a hollow profile is formed and the two blade halves 24, 25 together form a blade leading edge 20 and a blade trailing edge 21. Next, of course, the two blade halves 24, 25 must be connected or attached to one another, which is done by welding the two blade halves 24, 25 in the area of the blade leading edge 20 and in the area of the blade trailing edge 21. This creates a hollow profile blade.

Es werden nacheinander oder gleichzeitig alle für den Schaufelkranz 17 benötigte Schaufeln 18 hergestellt.All the blades 18 required for the blade ring 17 are produced one after the other or simultaneously.

Als nächstes werden die Schaufeln 18 jeweils im Bereich deren Seitenkanten 19a, 19b einerseits mit der Deckscheibe 12 und andererseits mit der Tragscheibe verbunden.Next, the blades 18 are each connected in the region of their side edges 19a, 19b to the cover disk 12 on the one hand and to the support disk on the other hand.

Charakteristisch an dem Herstellungsprozess ist, dass die Schaufelhälften 24, 25 vor dem Bereitstellen und Zusammensetzen mittels plastischem Umformen insbesondere Prägen bearbeitet wurden. Dabei wurde aus einem Schaufelhälften-Rohling ein konvex gewölbter Endabschnitt 29 herausgebildet, der gemeinsam mit dem konvex gewölbten Endabschnitt 30 der anderen Schaufelhälfte den charakteristisch geformten Eintrittsendbereich 26 bildet, der sich mit einer durchgängig gekrümmten Außenkontur über beide Schaufelhälften 24, 25 erstreckt.A characteristic of the production process is that the blade halves 24, 25 were processed by means of plastic forming, in particular embossing, before being provided and assembled. A convexly curved end section 29 was formed from a blade half blank, which, together with the convexly curved end section 30 of the other blade half, forms the characteristically shaped inlet end region 26, which extends over both blade halves 24, 25 with a continuously curved outer contour.

Das Verbinden der fertig hergestellten Schaufeln 18 mit einerseits der Tragscheibe 12 und andererseits der Deckscheibe 14 erfolgt dadurch, dass die länglichen Steckpins 32 an den Seitenkanten der Schaufeln 18 einerseits in die Aufnahmeschlitze 33 an der Tragscheibe 12 und andererseits in die Aufnahmeschlitze 33 an der Deckscheibe 14 gesteckt werden. Anschließend werden die dadurch erzeugten Steckungen von außen her also von der dem Schaufelkranz abgewandten Außenseite der Tragscheibe 12 bzw. der Deckscheiben 14 mittels einer Schweißverbindung verschweißt. Auch hier eignet sich als Schweißverfahren das Laserschweißen, um den Wärmeeintrag zu reduzieren.The finished blades 18 are connected to the support disk 12 on the one hand and to the cover disk 14 on the other by inserting the elongated plug-in pins 32 on the side edges of the blades 18 into the receiving slots 33 on the support disk 12 on the one hand and into the receiving slots 33 on the cover disk 14 on the other be plugged in. Subsequently, the splices created in this way are welded from the outside, that is to say from the outside of the support disk 12 or the cover disks 14 facing away from the blade ring, by means of a welded connection. Laser welding is also a suitable welding process here in order to reduce the heat input.

Gegebenenfalls kann auch zur Stabilisierung der Verbindung noch von innen her verschweißt werden.If necessary, the connection can also be welded from the inside to stabilize it.

Claims (15)

Radiallaufrad, mit einer eine Eintrittsöffnung (50) aufweisenden Deckscheibe (14) und einer Tragscheibe (12), die über einen mehrere Schaufeln (18) aufweisenden Schaufelkranz (17) miteinander verbunden sind, wobei die Schaufeln (18) jeweils zwei einander entgegengesetzte Seitenkanten (19a, 19b)aufweisen, von denen eine mit der Deckscheibe (14) und die andere mit der Tragscheibe (12) verbunden ist, wobei sich die Seitenkanten (19a, 19b) jeweils zwischen einer Schaufel-Eintrittskante (20) und einer in einer Laufrad-Umfangsrichtung entgegengesetzten Schaufel-Austrittskante (21) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (18) jeweils als Hohlprofil ausgebildet sind und zwei aneinander angesetzte und im Bereich der Schaufel-Eintrittskante (20) und der Schaufel-Austrittskante (21) jeweils über eine Schweißverbindung miteinander verbundene, zwischen sich einen Hohlraum (23) begrenzende Schaufelhälften (24, 25) aufweisen.Radial impeller, with a cover disk (14) having an inlet opening (50) and a support disk (12), which are connected to one another via a blade ring (17) having several blades (18), the blades (18) each having two opposite side edges ( 19a, 19b), one of which is connected to the cover disk (14) and the other to the support disk (12), the side edges (19a, 19b) each being between a blade leading edge (20) and an impeller -Extend the vane trailing edge (21) in the opposite circumferential direction, characterized in that the vanes (18) are each designed as a hollow profile and two attached to one another and in the area of the vane leading edge (20) and the vane trailing edge (21) each have a blade halves (24, 25) which are welded to one another and delimit a cavity (23) between them. Radiallaufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Schaufeln (18) jeweils einen sich zur Schaufel-Eintrittskante (20) hin verjüngenden Eintrittsendbereich (26) aufweisen, der von an den voneinander abgewandten Außenflächen (27, 28) der Schaufelhälften (24, 25) konvex gewölbten Endabschnitten (29, 30) der beiden Schaufelhälften (24, 25) gebildet ist, derart, dass der Eintrittsendbereich (26) eine sich über beide Schaufelhälften (24, 25) erstreckende durchgängig gekrümmte Außenkontur aufweist.Radial impeller according to Claim 1, characterized in that the blades (18) each have an inlet end region (26) which tapers towards the blade inlet edge (20) and which extends from the outer surfaces (27, 28) of the blade halves (24, 25) facing away from one another convexly curved end sections (29, 30) of the two blade halves (24, 25) in such a way that the inlet end region (26) has a continuously curved outer contour extending over both blade halves (24, 25). Radiallaufrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die konvex gewölbten Endabschnitte (29, 30) jeweils als durch plastisches Umformen, insbesondere Prägen, eines Schaufelhälften-Rohlings spanlos erzeugte Umformabschnitte ausgebildet sind.Radial impeller according to Claim 2, characterized in that the convexly curved end sections (29, 30) are each formed as formed sections produced without cutting by plastic forming, in particular embossing, of a blade half blank. Radiallaufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung eine Laser-Schweißverbindung ist.Radial impeller according to one of the preceding claims, characterized in that the welded connection is a laser welded connection. Radiallaufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung wenigstens eine sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Schaufel-Eintrittskante (20) und/oder der Schaufel-Austrittskante (21) erstreckende Schweißnaht aufweist.Radial impeller according to one of the preceding claims, characterized in that the welded joint has at least one weld seam extending essentially over the entire length of the blade leading edge (20) and/or the blade trailing edge (21). Radiallaufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (18) als von der Deckscheibe (14) und der Tragscheibe (12) separate Bauteile ausgebildet sind und über Befestigungsmaßnahmen jeweils im Bereich ihrer Seitenkanten (19a, 19b) einerseits mit der Deckscheibe (14) und anderseits mit der Tragscheibe (12) verbunden sind.Radial impeller according to one of the preceding claims, characterized in that the blades (18) are designed as separate components from the cover disk (14) and the support disk (12) and are connected on the one hand to the cover disk by means of fastening measures in each case in the region of their side edges (19a, 19b). (14) and on the other hand are connected to the supporting disc (12). Radiallaufrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmaßnahmen eine Schweißverbindung umfassen, mit der die Schaufeln (18) jeweils einerseits an die Deckscheibe (14) und anderseits an die Tragscheibe (12) geschweißt sind.Radial impeller according to Claim 6, characterized in that the fastening measures comprise a welded connection with which the blades (18) are each welded to the cover disk (14) on the one hand and to the support disk (12) on the other. Radiallaufrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmaßnahmen zusätzlich zur Schweißverbindung eine Formschlussverbindung umfassen, mit der die Schaufeln (18) einerseits mit der Deckscheibe (14) und anderseits mit der Tragscheibe (12) verbunden sind, wobei vorzugsweise die Formschlussverbindung als Steckverbindung ausgebildet ist, mit einerseits an den Seitenkanten der jeweiligen Schaufeln (18) und anderseits an Deck- oder Tragscheibe (12, 14) ausgebildeten, einander zugeordneten Steckelementen und Gegen-Steckelementen.Radial impeller according to Claim 7, characterized in that the fastening measures include, in addition to the welded connection, a form-fitting connection with which the blades (18) are connected to the cover disk (14) on the one hand and on the other hand are connected to the support disk (12), the form-fitting connection preferably being designed as a plug-in connection, with plug-in elements and mating plug-in elements assigned to one another formed on the one hand on the side edges of the respective blades (18) and on the other hand on the cover or support disk (12, 14). . Radiallaufrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckelemente als insbesondere längliche Steckpins (32), vorzugsweise Stecklaschen, und die Gegen-Steckelemente als die Steckpins (32) aufnehmende Aufnahmeöffnungen, insbesondere Aufnahmeschlitze (33), ausgebildet sind, wobei vorzugsweise die Steckpins (32) an den Schaufeln (18) und die Aufnahmeöffnungen an Deck- und Tragscheibe (12, 14) angeordnet sind.Radial impeller according to Claim 8, characterized in that the plug-in elements are in the form of, in particular, elongate plug-in pins (32), preferably plug-in tabs, and the counter-plug-in elements are in the form of receiving openings, in particular receiving slots (33), receiving the plug-in pins (32), the plug-in pins ( 32) are arranged on the blades (18) and the receiving openings on the cover and support disks (12, 14). Radiallaufrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Steckpins (32) an die Kontur der Außenflächen (27, 28) der Schaufelhälften (24, 25) angepasst sind und ebenfalls konvex gekrümmt ausgebildet sind, wobei die Kontur der Aufnahmeschlitze (33) an die Kontur der länglichen Steckpins (32) angepasst ist.Radial impeller according to Claim 9, characterized in that the elongated plug-in pins (32) are adapted to the contour of the outer surfaces (27, 28) of the blade halves (24, 25) and are also convexly curved, the contour of the receiving slots (33) advancing the contour of the elongated plug-in pins (32) is adapted. Radiallaufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (18) von innen nach außen gegen die Laufrichtung geneigt sind und in Form von rückwärts gekrümmten Schaufeln (18) ausgebildet sind.Radial impeller according to one of the preceding claims, characterized in that the blades (18) are inclined from the inside outwards against the running direction and are designed in the form of backward-curved blades (18). Radiallaufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel-Eintrittskante (20) und/oder Schaufel-Austrittskante (21) einer jeweiligen Schaufel (18) ausgehend von der Deckscheibe (14) in Richtung zur Tragscheibe (12) einen bogenförmigen Verlauf aufweist.Radial impeller according to one of the preceding claims, characterized in that the blade leading edge (20) and/or blade trailing edge (21) of a respective blade (18) has an arcuate course, starting from the cover disk (14) in the direction of the support disk (12). having. Verfahren zur Herstellung eines Radiallaufrades (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das Verfahren mit folgenden Schritten: - Bereitstellen von zwei Schaufelhälften (24, 25) und Zusammensetzen der beiden Schaufelhälften (24, 25) derart, dass ein Hohlprofil gebildet wird und die beiden Schaufelhälften (24, 25) gemeinsam eine Schaufel-Eintrittskante (20) und eine Schaufel-Austrittskante (21) bilden, - Verschweißen der beiden Schaufelhälften (24, 25) im Bereich der Schaufel-Eintrittskante (20) und der Schaufel-Austrittskante (21) zur Bildung einer Schaufel (18), - Durchführung der vorstehend genannten Verfahrensschritten zur Herstellung sämtlicher Schaufeln (18) des Schaufelkranzes (17), - Verbinden der Schaufeln (18) im Bereich deren Seitenkanten (19a, 19b) einerseits mit der Deckscheibe (14) und andererseits mit der Tragscheibe (12). Method for producing a radial impeller (11) according to one of Claims 1 to 12, the method having the following steps: - Providing two blade halves (24, 25) and assembling the two blade halves (24, 25) in such a way that a hollow profile is formed and the two blade halves (24, 25) together have a blade leading edge (20) and a blade trailing edge ( 21) form, - Welding the two blade halves (24, 25) in the area of the blade leading edge (20) and the blade trailing edge (21) to form a blade (18), - Carrying out the above-mentioned method steps for the production of all blades (18) of the blade ring (17), - Connecting the blades (18) in the area of their side edges (19a, 19b) to the cover disk (14) on the one hand and to the support disk (12) on the other. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelhälften (24, 25) vor dem Zusammensetzen jeweils plastisch umgeformt, insbesondere geprägt, werden, um konvex gewölbte Endabschnitte (29, 30) herzustellen.Method according to Claim 13, characterized in that the blade halves (24, 25) are each plastically deformed, in particular embossed, before they are assembled, in order to produce convexly curved end sections (29, 30). Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (18) über die Kombination der Steckpins (32) und der Aufnahmeschlitze (33) formschlüssig mit Deck- und Tragscheibe (14, 12) verbunden und anschließend die Steckungen der Steckpins (32) mit den Aufnahmeschlitzen (33) verschweißt werden, wobei vorzugsweise die Verschweißung an einer dem Schaufelkranz (17) abgewandten Außenseite von Deckscheibe (14) und Tragscheibe (12) erfolgt.Method according to Claim 13 or 14, characterized in that the blades (18) are positively connected to the cover and support disk (14, 12) via the combination of the plug-in pins (32) and the receiving slots (33) and then the plug-in pins (32 ) with the receiving slots (33) are welded, preferably with the weld an outer side of the cover disk (14) and support disk (12) facing away from the vane ring (17).
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