CN104508245A - 用于流体能量机械的叶轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于流体能量机械的叶轮，具有毂(2)和可由穿流所述流体能量机械的介质绕流的多个转子叶片(3)，并且其中在各两个并排定位的转子叶片(3)之间构成有具有叶片通道长度(SL)的叶片通道(12)，所述叶片通道长度沿着所述叶轮(1)的轴向方向延伸，其中每个转子叶片(3)经由具有至少一个第一曲面(K1)的第一过渡区域(6)和具有至少一个第二曲面(K2)的第二过渡区域(7)与毂(2)连接。根据本发明，所述叶片通道(12)的叶片通道底部(13)沿着环周方向在所述第一过渡区域(6)和所述第二过渡区域(7)之间至少局部可变化地构成。

Description

用于流体能量机械的叶轮
技术领域
本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中所提出的类型的用于流体能量机械的叶轮。
背景技术
流体能量机械在此期间以压缩机和涡轮机的形式结合地作为废气涡轮增压机近似与用于提高功率的每个内燃机相关联，所述压缩机和涡轮机在结合中形成废气涡轮增压机。因此致力于：该流体能量机械具有至少相应于内燃机的使用寿命。当然，与内燃机不同的是，该流体能量机械的特征在于极其高的转速，所述转速在此期间远超出100000min-1。这由于在运行时出现的高的离心力而对流体能量机械的叶轮的耐压强度提出高的要求。
从DE 10 2010 020 307 A1中得知一种用于呈径流式压缩机形式的流体能量机械的呈压缩机轮形式的叶轮。该叶轮具有至少一个可由通常在径流式压缩机中主要为新鲜空气的介质绕流的转子叶片，所述转子叶片经由过渡区域与压缩机轮的毂牢固连接。相对于通常的其过渡区域具有下述曲面的压缩机轮，该公开内容的压缩机轮具有沿着转子叶片的纵向方向可变化的曲面：所述曲面不仅沿着纵向方向而且沿着环周方向都相同地构成，其中所述过渡区域不仅沿着转子叶片的纵向方向延伸而且沿着毂的环周方向延伸。
当然，在考虑经济方面的条件下制造这样的在转子叶片的长度之上具有不同的过渡区域半径的叶轮是成本密集的。
发明内容
因此本发明的目的是，开发一种用于流体能量机械的叶轮，所述叶轮在成本低的同时具有非常高的寿命。
该目的通过具有权利要求1的特征的用于流体能量机械的叶轮来实现。本发明的有利的设计方案与适当的且非普通的改进方案在从属权利要求中给出。
用于流体能量机械的这样的叶轮具有毂和可由穿流流体能量机械的介质绕流的多个转子叶片，所述转子叶片经由具有第一曲面的第一过渡区域和具有第二曲面的第二过渡区域与毂连接。在各两个并排定位的转子叶片之间构成有具有沿着叶轮的轴向方向延伸的叶片通道长度的叶片通道。
根据本发明提出：叶片通道的叶片通道底部在第一过渡区域和第二过渡区域之间至少局部可变地构成。叶片通道底部的可变的构成方案引起叶轮的构成方案对其载荷的有针对性的匹配，使得根据叶轮的使用范围可实现相应的减少应力从而延长寿命的措施。
本发明的一个特别的从而节省成本的效果也能够在于：如一般常见的那样，为了产生曲面不能够相继地构成多个半径，而根据叶片通道底部的可变的构成方案可行的是：设有具有能简单制造的半径的曲面，并且附加地根据对叶轮的要求构成叶片通道底部。因此在所有的制造方法中，无论是否是切削的或者无切削的方法，在叶轮的强度高从而寿命长的同时可实现成本节约。
特别地，具有所谓的向后倾斜的转子叶片的叶轮经历在运行时出现的应力的强烈降低，所述转子叶片的过渡区域尤其是在压力侧上强烈地负荷。
通过过渡区域的范围中的叶片通道底部的匹配于负荷和由其引起的载荷的设计方案，叶轮具有非常高的寿命，因为所述叶轮在超出高的寿命之后也能够承受在过渡区域中出现的高的载荷。过渡区域的区域中的叶片通道底部的这种按照要求的匹配避免了叶轮的不期望的提前失灵，其中在从转子叶片到基体的过渡区域中由于过载例如形成裂纹。
在一个有利的设计方案中，叶片通道底部以可至少部分地匹配于大多数平坦地构成的面的方式构成，其中面相对于毂切面倾斜地构成并且与毂切面围成一定角度，其中所述面和毂切面之间的交线确定所述面的沿着毂的环周方向延伸的总长度。换句话说，叶片通道底部以可匹配于倾斜的、大多数平坦的面的方式构成。这就是说：叶片通道底部不强制性地明显具有该平坦的面，而是叶片通道底部构成为基本上匹配于所述面。换句话说，这意味着：展开一个虚拟的面，叶片通道底部沿着所述面构成，而当然不需要完全精确地遵循其几何形状。这意味着：叶片通道底部例如一定还能够具有尽可能平坦的面的凸状的或者凹状的叠加。于此，特别的优点能够在于：当相应地设计过渡区域的区域中的叶片通道底部时，实现了第一和/或第二过渡区域的附加的增强。这种增强引起叶轮中的应力降低。
本发明的特别的从而节省费用的效果在于：如一般常见的那样，为了产生曲面不相继地构成多个半径，而是足够的是：设有具有可简单的制造的半径的曲面，并且附加地在叶片通道底部构成面。因此在所有的制造方法中，无论是否是切削的或者无切削的方法，在叶轮的强度高从而寿命长的同时可实现成本节约。
已证实尤其有利的是，只要叶轮至少在轮出口处以压缩机轮的形式构成或者只要叶轮至少在轮入口处以涡轮机轮的形式构成，那么构成值在0.5°和10°之间的值范围中的角度。这意味着：根据叶轮的要求需求调整材料耗费。因此尤其是在叶轮的载荷高的情况下能够构成大的角度，反之，在叶轮载荷低的情况下较小的角度以实现保证长寿命的应力降低绝对就是足够的。
在另一个有利的设计方案中，只要叶轮至少在轮出口处以压缩机轮的形式构成或者只要叶轮至少在轮入口处以涡轮机轮的形式构成，那么所述面的总长度构成为，使得其具有在1mm和两个彼此相邻的转子叶片的间距的一半之间的值范围中的值。
为了进一步降低重量从而也节约材料提出：在叶轮从轮出口起沿着朝向轮入口的方向以压缩机轮的形式构成的情况下或者在叶轮从轮入口起沿着朝向轮出口的方向以涡轮机轮的形式构成的情况下，所述面的总长度以持续减小的方式构成。特别地，对于高的寿命已证实为足够的是：在压缩机轮的情况下从轮出口起沿着朝向轮入口的方向的总长度或者在涡轮机轮的情况下从轮入口起沿着朝向轮出口的方向的总长度在转子叶片的总长度的大约35％处具有0mm的值。换句话说，面近似三角形地构成。借助于这种设计方案，对叶轮的高负荷的区域探讨可能是极其有效的，因为在转子叶片的总长度之上延伸的过渡区域不负荷高的应力，而是这些应力仅局部地出现在叶轮的如下区域中，所述区域经受高压从而经受高的流速以及高的离心力。这在压缩机叶轮的情况下是轮出口的受到高负荷的从而经受高应力的区域，反之在涡轮机轮的情况下是轮入口的尤其高负荷的区域。
在应力降低的同时进一步降低重量得出：只要叶轮从轮出口起沿着朝向轮入口的方向以压缩机轮的形式构成或者只要叶轮从轮入口起沿着朝向轮出口的方向以涡轮机轮的形式构成，那么角度以持续减小的方式构成，其中对于以压缩机轮的形式构成的叶轮的情况尤其是从轮出口起沿着朝向轮入口的方向或者对于以涡轮机轮的形式构成的叶轮的情况从轮入口起沿着朝向轮出口的方向，所述角度在转子叶片的总长度的大约35％处具有0°的值。
在根据本发明的叶轮中以非常有效的方式方法实现对由于过载而引起避免这种过早的裂纹形成，因为过渡区域由于面的可变的设计方案按照需求从而以非常有效的材料使用的方式构成。在根据本发明的叶轮中，避免了用于展示非常高寿命的不期望且不必要高的材料使用，由此根据本发明的叶轮具有非常低的重量以及低的成本。换句话说这意味着：在出现高载荷的地方，与在其余的过渡区域的如下区域中相比提供相应的并且必要时更高的材料使用，在所述区域中在叶轮运行期间存在较低的载荷。在该处用于展示叶轮的非常高的寿命的低的材料使用是可行的。
如果在叶轮运行期间在转子叶片的一个区域中与在转子叶片的另外的区域中相比存在更高的负荷，其中与更低的负荷相比由更高的负荷引起更高的应力，那么过渡区域在具有由更高的负荷引起的载荷的区域中与在具有低载荷的区域中相比具有带有更大的角度和更大的总长度的更大的面。
根据本发明的叶轮因此需根据对其在运行中出现的负荷的相应的要求借助于倾斜的面的可变的设计方案能够成本适宜地来制造。这还意味着：叶轮按照需求在超出高的寿命之后负荷能力高的同时以没有不期望且不必要高的材料耗费和制造成本的方式构成。
在本发明的一个尤其优选的设计方案中，第一过渡区域与第二过渡区域不同地构成。这意味着：尤其是对于其转子叶片具有朝向压力侧或者朝向抽吸侧的斜度的叶轮而言过渡区域可根据不同的载荷不同地成型。如果转子叶片例如具有朝向压力侧的斜度，那么为了降低应力尤其需要形成设置在抽吸侧上的过渡区域，所述过渡区域具有曲面和连接到曲面上的倾斜的面。对于在抽吸侧上构成的过渡区域而言，为了实现高的寿命而足够的是：仅该过渡区域设有曲面。该实施方式意味着：在实现叶轮的非常高的寿命的同时，非常有效且成本适宜以及按照需求地构成叶轮，所述叶轮例如构成为废气涡轮增压机的压缩机的压缩机轮。
如果叶轮如在另一个设计方案中所提出的那样基本上由铝、铝合金等构成，那么除了长的寿命还获得叶轮重量的降低从而获得整个流体能量机械重量的降低。这种重量降低尤其有利地作用于内燃机的燃油消耗。
附图说明
本发明的其它的优点、特征和细节从接下来对优选的实施例的下面的描述中以及根据附图得出。在上面的描述中所提到的特征和特征组合以及接下来在附图描述中所提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以相应给出的组合而且可以其它的组合或者单独地使用，而不脱离本发明的范围。
附图示出：
图1示出根据现有技术压缩机轮的立体视图与在运行中存在的应力分布；
图2示出在根据现有技术的叶轮的轮出口处的剖面的展开的一部分的立体视图；
图3示出根据本发明的叶轮的在叶轮出口处的展开的示意图的一部分；
图4以立体图和相应存在的应力分布示出在叶轮的具有叶轮的相应的部分的过渡区域改变时的应力变化的图表；以及
图5以示意图示出根据现有技术的叶轮的被铣削的过渡区域的细节视图。
具体实施方式
图1示出呈用于未详细示出的内燃机的未详细示出的废气涡轮增压机的未详细示出的压缩机、尤其是径流式压缩机的压缩机轮形式的叶轮1。压缩机在此设置在内燃机的基本上抽吸新鲜空气的新鲜空气侧上，其中借助于压缩机轮1可压缩由内燃机抽吸的空气。
压缩机轮1具有毂2以及多个转子叶片3，所述转子叶片牢固地与毂2连接。毂2具有未详细示出的容纳开口，借助于所述容纳开口，压缩机轮1设置在废气涡轮增压机的未详细示出的轴上并且可与所述轴抗扭地连接，使得压缩机轮1可经由轴由废气涡轮增压机的未详细示出的涡轮机的未详细示出的涡轮机轮来驱动以压缩空气。转子叶片3和毂2彼此一件式地构成。在各两个并排定位的转子叶片3之间构成有叶片通道12。叶片通道12具有叶片通道长度SL，所述叶片通道长度沿着叶轮1的轴向方向延伸。
图2以示意图示出在根据现有技术的压缩机轮1的轮出口11处的剖面的展开部的一部分。转子叶片3不仅在转子叶片3的抽吸侧4上而且在压力侧5上经由压力侧上的第一过渡区域6以及经由抽吸侧4的第二过渡区域7与毂2连接。第一过渡区域6以及第二过渡区域7在毂2的毂侧表面8上不仅在毂2的环周上而且在毂2的轴向扩展上延伸地构成。为了一般地阐述过渡区域6、7，基本上能够提出，过渡区域6、7的特征在于，其在转子叶片3和毂2之间构成协调的连接。换句话说，这是指：借助于过渡区域6、7应消除毂2和转子叶片3之间的连接中的不连续处、例如有棱角的过渡部。
在其在毂2的环周上的延伸中，第一过渡区域6具有第一曲面K1，所述第一曲面具有第一曲面半径R1，并且第二过渡区域7具有第二曲面K2，所述第二曲面具有第二曲面半径R2，其中第二曲面半径R2与第一曲面半径R1相比更小地构成。同样当然第一曲面半径R1也能够相应于第二曲面半径R2构成，或者第一曲面半径R1与第二曲面半径R2相比更小地构成。这与转子叶片3相对于毂2的斜度相关。第一曲面K1以及第二曲面K2也能够不仅具有一定半径而且具有多个彼此融合的半径，使得在横向于旋转轴线D的剖面中，第一曲面K1或第二曲面K2遵循任意的曲线函数弯曲地构成。
在其轴向的扩展中，第一过渡区域6或第二过渡区域7的曲面半径R1和曲面半径R2相同地或者可变地构成。第一过渡区域6和第二过渡区域7在现有技术中基本上圆区段状地构成。
根据本发明的叶轮1，在此例如呈压缩机轮形式的叶轮，根据图3构成。转子叶片3的第一过渡区域6的第一端部9借助于第一曲面K1的最深的点TP来确定，所述第一端部与相邻的转子叶片3的第二过渡区域7相对置地设置。这意味着：第一过渡区域6沿着叶片通道12在整个叶片通道长度SL上具有第一端部曲线14。同样，与转子叶片3相邻地设置的转子叶片3的第二过渡区域7的第二端部10借助于第二曲面K2的最深的点TP来确定。这意味着：第二过渡区域7沿着叶片通道12在整个叶片通道长度SL上具有第二端部曲线15，其中第一端部曲线14和第二端部曲线15相邻地定位，并且叶片通道13在第一端部曲线14和第二端部曲线15之间不仅轴向地而且在毂2的环周方向上延伸地构成。
在相邻的转子叶片3的第一过渡区域6和第二过渡区域7之间从而在第一端部曲线14和第二端部曲线15之间，叶片通道底部13不仅在环周方向上而且至少部分地沿着叶片通道12的轴向方向可变地构成。
叶片通道底部13在该实施例中可变地构成为，使得叶片通道底部13从第一端部曲线14起以可匹配于主要平坦地构成的面F的方式构成。
该面F相对于毂切面NT以角度α倾斜地构成。换句话说，面F从第一过渡区域6起顺时针地朝向旋转轴线D倾斜地构成。
在毂切面NT和面F之间构成有交线S，所述交线沿着环周方向限定面F的总长度GL。这意味着：角度α与总长度GL相关。叶片通道底部13从第二端部曲线15起也能够以匹配面F的方式构成。这就是说，面F因此可能逆时针地从第二过渡区域7起朝向旋转轴线D倾斜地构成。换句话说，这意味着：实际上构成的叶片通道底部13不必真正平坦地构成，而是可借助于该面F来描述。面F因此也可能被视作虚拟的面F，所述虚拟的面从交线S起可借助于角度α和总长度GL在叶片通道底部13中虚拟地展开。
面F的总长度GL又与两个相邻地定位的转子叶片3的间距相关。两个相邻地定位的转子叶片3的间距相应于沿着环周方向的叶片通道宽度从而是沿着顺时针方向观察在第一端部曲线14和第二端部曲线15之间构成的间距。
在图4中示出展示压缩机轮中的应力情况的图表，其中总长度GL和角度α是变化的。从在(图a)中示出的不具有可变地构成的叶片通道底部13的压缩轮机1起，可借助于提高的总长度GL和提高的角度α实现明显的应力降低。
已证实尤其有利的是，如在图4的图b中所示出的那样，为了可实现应力降低，总长度GL应不小于最小长度为1mm值的并且角度α应小于0.5°的值。由于清楚性的原因，所述图仅具有必要的附图标记。
在以压缩机轮形式的根据图4的图e)构成的本发明的叶轮1中，叶片通道底部13的最高的点或最高的曲线关于旋转轴线D和叶片通道底部13之间的间距不强制性与第一端部曲线14一致。这是因为：根据叶轮1的设计方案以及其负荷曲线或者负荷周期和最大的负荷或者由其引起的载荷，叶片通道底部13的相应匹配的设计方案是必要的。
第一过渡区域6以沿着毂2的轴向方向延伸的方式尽可能恒定地构成有第一曲面K1，其中叶片通道底部13的面F关于总长度GL以及角度α从未详细示出的轮入口起朝向轮出口11增大。
在压缩机轮1的运行中，由内燃机抽吸的空气经由未详细示出的轮入口流向压缩机轮1，其中转子叶片3被绕流。空气经由轮出口11流入到主要扩散型构成的未详细示出的通道中，其中空气被压缩。
沿着空气的流动方向，因此从轮入口起朝向轮出口11，在第一过渡区域6和第二过渡区域7中的负荷从而应力提高，其中尤其是在第一过渡区域6中出现更高的应力，因为其在压力区域中构成。为了能够实现压缩机轮1的尤其高的寿命，例如第一过渡区域6从轮入口起在转子叶片3的总长度的大约65％的纵向延伸上具有恒定的曲面半径R1。
面F从转子叶片3的总长度的大约65％开始从值为0mm的总长度GL以及值为0°的角α起持续地增大，其中在轮出口11处总长度GL的值提高到两个相邻的转子叶片3的间距的一半以及角α的值提高到大约10°。第一过渡区域6因此具有面F，所述面结合与第一过渡区域6的径向扩展构成为轮出口11处的斜坡状构成的区域。
因此从轮入口朝向轮出口11提高的应力在第一过渡区域6中保持得小，因为叶片通道底部13在第一过渡区域6的区域中以匹配于提高的负荷和由其引起的应力的方式构成。
叶片通道底部13的可匹配于相应的需求的这种设计方案意味着用于构成压缩机轮1的有效的材料使用，由此该压缩轮机轮在实现非常高的寿命的同时具有非常低的重量以及非常低的成本。在压缩机轮1中因此叶片通道底部13在存在高的负荷从而存在高的应力的区域中与在存在较低的负荷或者应力的区域中不同地构成。因此实现了尤其是对过渡区域6中的裂纹形成的避免，所述裂纹形成导致压缩轮机1过早失灵。
当前示例性地描述了叶轮1，所述叶轮的叶片通道底部13在第一过渡区域6的区域中在转子叶片3的抽吸侧4上可变地构成。同样，叶片通道底部13也可在第二过渡区域的区域中从第二过渡区域7到转子叶片3的压力侧5上可变地构成。叶片通道底部13在第一过渡区域6的区域中或者在第二过渡区域7的区域中的构成方案能够以要匹配转子叶片3相对于毂2的斜度的方式构成。例如在转子叶片3沿着抽吸侧4的方向倾斜的情况下，尤其是叶片通道底部13能够在第二过渡区域5的区域中相应可变地构成。或者有利的是，叶片通道底部13在转子叶片3尽可能不倾斜的情况下不仅能够在第一过渡区域4的区域中而且能够在第二过渡区域5的区域中可变地构成。
需要指出的是，叶轮1的造型针对呈压缩机轮形式的叶轮而言示例性地描述，其中当然同样能够相应地设计涡轮机轮。当然，在此涡轮机轮的轮入口区域根据压缩机轮的轮出口区域来构造，因为在涡轮机轮中在轮入口处出现更大的应力。
叶轮1不仅可借助于铣削法而且可借助于浇铸法来制造。只要致力于实现与圆部段不同的曲面K从而致力于曲面K的类似于椭圆部段的设计方案，那么这根据现有技术以铣削法通过邻接不同的半径Rx来实现。这引起：至少在显微镜下观察曲面K的表面不是均匀地构成，而是具有尖部16，如在图5中所示出的那样。特别地，根据本发明的叶轮1尤其有利地适合于用作为用于轿车(PKW)的内燃机的废气涡轮增压机的压缩机叶轮，因为不需要附加的生产成本耗费就可实现非常大的应力降低从而实现明显改进的寿命。
特别地，叶轮1例如由生产材料Inconel 713C、Inconel 718、MAR246或者TiAl来制造。

Claims (10)

1.一种用于流体能量机械的叶轮，具有毂(2)和能够由穿流所述流体能量机械的介质绕流的多个转子叶片(3)，并且其中在各两个并排定位的转子叶片(3)之间构成有具有叶片通道长度(SL)的叶片通道(12)，所述叶片通道长度沿着所述叶轮(1)的轴向方向延伸，其中每个转子叶片(3)经由具有至少一个第一曲面(K1)的第一过渡区域(6)和具有至少一个第二曲面(K2)的第二过渡区域(7)与毂(2)连接，
其特征在于，
所述叶片通道(12)的叶片通道底部(13)在所述第一过渡区域(6)和所述第二过渡区域(7)之间至少局部能变化地构成。
2.根据权利要求1所述的叶轮，
其特征在于，
所述叶片通道底部(13)至少部分地以能匹配于主要平坦地构成的面(F)的方式构成，其中所述面(F)相对于毂切面(NT)倾斜地构成并且与所述毂切面(NT)围成角(α)，其中所述面(F)和所述毂切面(NT)之间的交线(S)确定所述面(F)的沿着所述毂(2)的环周方向延伸的总长度(GL)。
3.根据权利要求2所述的叶轮，
其特征在于，
如果所述叶轮(1)至少在轮出口(11)处以压缩机轮的形式构成或者如果所述叶轮(1)至少在轮入口处以涡轮机轮的形式构成，那么所述角(α)具有在0.5°和10°之间的值范围中的值。
4.根据权利要求2或3所述的叶轮，
其特征在于，
如果所述叶轮(1)至少在轮出口(11)处以压缩机轮的形式构成或者如果所述叶轮(1)至少在轮入口处以涡轮机轮的形式构成，那么所述面(F)的总长度(GL)具有在1mm和两个彼此相邻的转子叶片(3)的间距的一半之间的值范围中的值。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的叶轮，
其特征在于，
如果所述叶轮(1)沿着朝向所述叶轮入口的方向以压缩机轮的形式构成或者如果所述叶轮(1)沿着朝向所述轮出口(11)的方向以涡轮机轮的形式构成，那么所述面(F)的总长度(GL)以持续减小的方式构成。
6.根据权利要求5所述的叶轮，
其特征在于，
如果所述叶轮(1)从所述轮出口(11)起沿着朝向所述轮入口的方向以压缩机轮的形式构成或者如果所述叶轮(1)从所述轮入口起沿着朝向所述轮出口(11)的方向以涡轮机轮的形式构成，那么所述总长度(GL)在所述转子叶片(3)的总长度的大约35％处具有0mm的值。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的叶轮，
其特征在于，
如果所述叶轮(1)从所述轮出口(11)起沿着朝向所述轮入口的方向以压缩机轮的形式构成或者如果所述叶轮(1)从所述轮入口起沿着朝向所述轮出口(11)的方向以涡轮机轮的形式构成，那么所述角(α)以持续减小的方式构成。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的叶轮，
其特征在于，
如果所述叶轮(1)从所述轮出口(11)起沿着朝向所述轮入口的方向以压缩机轮的形式构成或者如果所述叶轮(1)从所述轮入口起沿着朝向所述轮出口(11)的方向以涡轮机轮的形式构成，那么所述角(α)在所述转子叶片(3)的总长度的大约35％处具有0°的值。
9.根据上述权利要求中任一项所述的叶轮，
其特征在于，
所述第一过渡区域(6)与所述第二过渡区域(7)不同地构成。
10.根据上述权利要求中任一项所述的叶轮，
其特征在于，
所述叶轮(1)基本上由铝构成。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106438461A (zh) * 2015-08-04 2017-02-22 博世马勒涡轮系统有限两合公司 用于排气涡轮增压器的叶轮
CN107304682A (zh) * 2016-04-19 2017-10-31 本田技研工业株式会社 涡轮叶轮
CN113931873A (zh) * 2020-07-14 2022-01-14 株式会社丰田自动织机 叶轮及其制造方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014215089A1 (de) * 2014-07-31 2016-02-04 Ksb Aktiengesellschaft Strömungsführendes Bauteil
US20160245297A1 (en) * 2015-02-23 2016-08-25 Howden Roots Llc Impeller comprising variably-dimensioned fillet to secure blades and compressor comprised thereof
DE112017004220T5 (de) 2016-08-24 2019-05-09 Ihi Corporation Turbolader mit variabler Verdrängung
US10641282B2 (en) * 2016-12-28 2020-05-05 Nidec Corporation Fan device and vacuum cleaner including the same
US10962021B2 (en) * 2018-08-17 2021-03-30 Rolls-Royce Corporation Non-axisymmetric impeller hub flowpath
DE102019211515A1 (de) 2019-08-01 2021-02-04 Vitesco Technologies GmbH Turbinenlaufrad einer Abgasturbine und Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
US11952875B2 (en) * 2019-10-25 2024-04-09 Schlumberger Technology Corporation Non-axisymmetric hub and shroud profile for electric submersible pump stage
DE112019007771T5 (de) * 2019-12-09 2022-09-01 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Laufrad des zentrifugalverdichters, zentrifugalverdichter und turbolader
US11578607B2 (en) * 2020-12-15 2023-02-14 Pratt & Whitney Canada Corp. Airfoil having a spline fillet
DE102021133772B3 (de) 2021-12-18 2023-01-19 Borgwarner Inc. Verdichterrad
DE102021133773B3 (de) 2021-12-18 2023-02-09 Borgwarner Inc. Verdichterrad

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6017186A (en) * 1996-12-06 2000-01-25 Mtu-Motoren-Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh Rotary turbomachine having a transonic compressor stage
CN1251153A (zh) * 1997-04-01 2000-04-19 西门子公司 汽轮机和汽轮机叶片
US20020127108A1 (en) * 2001-03-07 2002-09-12 Crall David William Fluted blisk
US20090074580A1 (en) * 2006-03-17 2009-03-19 Industrial Technology Research Institute Radial turbine wheel structure
DE102010020307A1 (de) * 2010-05-12 2011-11-17 Daimler Ag Laufrad für eine Fluidenergiemaschine

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3481531A (en) * 1968-03-07 1969-12-02 United Aircraft Canada Impeller boundary layer control device
DE3202855C1 (de) * 1982-01-29 1983-03-31 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Einrichtung zur Verminderung von Sekundaerstroemungsverlusten in einem beschaufelten Stroemungskanal
DE3360681D1 (en) * 1982-02-11 1985-10-10 Bbc Brown Boveri & Cie Method for preventing enlargement of the bore of the hub of an element of a turbo machine due to plastic deformation during the centrifugation test
US5215439A (en) * 1991-01-15 1993-06-01 Northern Research & Engineering Corp. Arbitrary hub for centrifugal impellers
JP3702044B2 (ja) * 1996-07-10 2005-10-05 三菱重工業株式会社 アルミニウム合金製羽根車及びその製造方法
US6471474B1 (en) * 2000-10-20 2002-10-29 General Electric Company Method and apparatus for reducing rotor assembly circumferential rim stress
JP3462870B2 (ja) * 2002-01-04 2003-11-05 三菱重工業株式会社 ラジアルタービン用羽根車
DE10211423B4 (de) * 2002-03-15 2004-02-19 Christian Dinger Turbinenlaufrad
CA2569026C (en) * 2004-09-24 2009-10-20 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Wall configuration of axial-flow machine, and gas turbine engine
GB0518628D0 (en) * 2005-09-13 2005-10-19 Rolls Royce Plc Axial compressor blading
US7465155B2 (en) * 2006-02-27 2008-12-16 Honeywell International Inc. Non-axisymmetric end wall contouring for a turbomachine blade row
JP2008163760A (ja) * 2006-12-27 2008-07-17 Ihi Corp ラジアルインペラ、過給機
JP2011021491A (ja) * 2009-07-13 2011-02-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd インペラおよび回転機械
US9988907B2 (en) * 2011-04-25 2018-06-05 Honeywell International, Inc. Blade features for turbocharger wheel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6017186A (en) * 1996-12-06 2000-01-25 Mtu-Motoren-Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh Rotary turbomachine having a transonic compressor stage
CN1251153A (zh) * 1997-04-01 2000-04-19 西门子公司 汽轮机和汽轮机叶片
US20020127108A1 (en) * 2001-03-07 2002-09-12 Crall David William Fluted blisk
US20090074580A1 (en) * 2006-03-17 2009-03-19 Industrial Technology Research Institute Radial turbine wheel structure
DE102010020307A1 (de) * 2010-05-12 2011-11-17 Daimler Ag Laufrad für eine Fluidenergiemaschine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106438461A (zh) * 2015-08-04 2017-02-22 博世马勒涡轮系统有限两合公司 用于排气涡轮增压器的叶轮
US10689982B2 (en) 2015-08-04 2020-06-23 BMTS Technology GmbH & Co. KG Impeller for an exhaust gas turbocharger
CN107304682A (zh) * 2016-04-19 2017-10-31 本田技研工业株式会社 涡轮叶轮
CN113931873A (zh) * 2020-07-14 2022-01-14 株式会社丰田自动织机 叶轮及其制造方法
CN113931873B (zh) * 2020-07-14 2024-01-30 株式会社丰田自动织机 叶轮及其制造方法

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