DE10122516B4

DE10122516B4 - Wheel

Info

Publication number: DE10122516B4
Application number: DE10122516A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Blank; Günther Dipl.-Ing. Kiefer; Wolfgang Dipl.-Ing. Ladner; Michael Dr. Brandes
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2021-05-10
Also published as: EP1387962A2; WO2002090776A3; WO2002090776A2; DE10122516A1; US20040202539A1

Abstract

Laufrad, insbesondere Radial-Lüfterrad oder Verdichterrad, welches eine ungleiche Anzahl von Voll- und Splitterschaufeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vollschaufeln (4) und Splitterschaufeln (5) in unterschiedlichem Winkelabstand und unterschiedlicher sowie rotationsasymmetrischer Reihenfolge angeordnet sind.Wheel, in particular radial fan or compressor wheel, which an unequal number of full and Having splitter blades, characterized in that the full blades (4) and splitter blades (5) at different angular distance and different as well as rotationally asymmetric order are arranged.

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.The The invention relates to an impeller according to the preamble of the first claim.

Bei Brennkraftmaschinen werden Laufräder beispielsweise als Radiallüfter oder als Verdichterrad für einen Abgasturbolader verwendet. Problematisch bei diesen Laufrädern ist die Geräuschentwicklung, die häufig als unangenehm empfunden wird. Eine gängige Maßnahme zur Geräuschreduktion besteht darin, das Laufrad mit Voll- und Splitterschaufeln zu bestücken. Eine derartige Ausführung ist aus der EP 0 439 267 B1 bekannt. Zusätzlich kann bei diesem Laufrad die Anzahl der Vollschaufeln ungleich der Anzahl der Splitterschaufeln sein.In internal combustion engines impellers are used for example as a radial fan or as a compressor wheel for an exhaust gas turbocharger. The problem with these wheels is the noise, which is often perceived as unpleasant. A common measure for noise reduction is to equip the impeller with full and splitter blades. Such an embodiment is known from EP 0 439 267 B1 known. In addition, in this impeller, the number of full buckets may not be equal to the number of splitter blades.

Aus der DE 174 855 C ist ebenfalls ein Laufrad mit Voll- und Splitterschaufeln bekannt. Die Vollschaufeln sind rotationssymmetrisch angeordnet, wodurch ein erster Bereich zwischen einer Voll- und Splitterschaufel sowie ein zweiter Bereich zwischen der Splitter- und der folgenden Vollschaufel entsteht. Beide Bereiche umfassen ein äußeres Bogenmaß und ein inneres Bogenmaß. In einer ersten Ausführung sind die äußeren Bogenmaße identisch, während die inneren Bogenmaße unterschiedlich sind. In einer zweiten Ausführung sind die äußeren Bogenmaße unterschiedlich und die inneren Bogenmaße identisch. Durch die Anordnung der Splitterschaufeln können die Teilvolumina entsprechend gesteuert werden. Problematisch bei einem derartigen Laufrad ist, dass bei höheren Drehzahlen die Geräuschentwicklung stark zunimmt.From the DE 174 855 C is also an impeller with solid and splitter blades known. The full blades are arranged rotationally symmetrical, whereby a first area between a full and fragment blade and a second area between the splitter and the following full bucket is formed. Both ranges include an outer radian measure and an inner radian measure. In a first embodiment, the outer sheet dimensions are identical while the inner sheet dimensions are different. In a second embodiment, the outer sheet dimensions are different and the inner sheet dimensions are identical. The arrangement of the splitter blades, the sub-volumes can be controlled accordingly. The problem with such an impeller is that at higher speeds the noise increases sharply.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, die Geräuschemission eines Laufrades weiter zu reduzieren.The The object underlying the invention is seen therein, the noise an impeller further reduce.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.The Task is solved by the features of the first claim. advantageous Embodiments are shown in the subclaims.

Vorgeschlagen wird bei einem gattungsgemäßen Laufrad, dass die Vollschaufeln und Splitterschaufeln in unterschiedlichem Winkelabstand und unterschiedlicher sowie rotationsasymmetrischer Reihenfolge angeordnet sind. Hierdurch wird der Störgeräusch-Pegel deutlich reduziert. Die Schallleistung verteilt sich durch die konstruktiven Maßnahmen auf mehrere Einzeltöne, deren Intensität entsprechend niedriger ausfällt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Wirkungsgrad und die Leistungsaufnahme des Laufrades nahezu konstant bleiben.proposed is in a generic impeller, that the full blades and splitter blades in different Angular distance and different and rotationally asymmetric order are arranged. As a result, the noise level is significantly reduced. The sound power distributed through the constructive measures on several single tones whose intensity correspondingly lower fails. Another advantage is that the efficiency and the Power consumption of the impeller remain almost constant.

Durch die Verwendung eines alternativen Werkstoffes, beispielsweise Aluminium, wird das Massenträgheits-Moment des Laufrades abgesenkt. Für die Praxis bedeutet dies, dass z. B. bei einem Laufrad mit einem Durchmesser 670 mm, ein deutlich besseres Ansprechverhalten erzielt wird.By the use of an alternative material, for example aluminum, becomes the moment of inertia lowered the impeller. For In practice, this means that z. B. in an impeller with a Diameter 670 mm, achieved a much better response becomes.

Durch eine entsprechende Ausformung der Rückseite des Laufrades ist es möglich, dass eine Kupplung und ein Lager integriert werden können. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass bei gleichbleibender Bauhöhe die Packungsdichte vergrößert wird. Als Konsequenz ergibt sich somit eine montagefreundlichere Lösung.By a corresponding shape of the back of the impeller is possible, that a coupling and a bearing can be integrated. hereby the advantage is achieved that at the same height the packing density is enlarged. As a consequence, this results in a more user-friendly solution.

In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt:In The drawings show a preferred embodiment. It shows:

1: ein Laufrad in 3D-Ansicht 1 : a wheel in 3D view

2: ein Schnittbild des Laufrades, Draufsicht 2 : a cross-section of the impeller, top view

3: ein Schnittbild des Laufrades, Seitenansicht 3 : a cross-section of the impeller, side view

4: ein Laufrad mit integrierter Kupplung 4 : an impeller with integrated clutch

In 1 ist ein Laufrad 1, insbesondere Radial-Lüfterrad oder Verdichterrad, dargestellt. Dieses besteht aus einer Deckscheibe 2, einer Fußscheibe 3, einer Nabe 6 mit Befestigungsbohrung 7 und Schaufeln. Die Schaufeln des Laufrades 1 sind als Vollschaufeln 4 und Splitterschaufeln 5 ausgeführt. Die Vollschaufeln 4 und Splitterschaufeln 5 sind im unterschiedlichen Winkelabstand und unterschiedlicher Reihenfolge angeordnet. Die Anordnung bzw. Reihenfolge ist aus dem Schnittbild der 2 zu ersehen. Beispielweise folgt auf die Splitterschaufel 5.1 eine Vollschaufel 4.1, dann eine Splitterschaufel 5.2., danach folgen vier Vollschaufeln, Bezugszeichen 4.2 bis 4.5, und eine Splitterschaufel 5.3. Durch den unterschiedlichen Winkelabstand und die unterschiedliche Reihenfolge wird die Geräuschentwicklung bei nahezu gleichbleibendem Wirkungsgrad bzw. Leistungsaufnahme weiter verringert. Der Pegel und die Frequenz der als unangenehm empfundenen Störgeräusche werden durch diese Maßnahmen abgesenkt und auf ein breiteres Frequenzband verteilt. Die Schallleistung verteilt sich durch die konstruktiven Maßnahmen auf mehrere Einzeltöne, deren Intensität entsprechend niedriger ausfällt.In 1 is an impeller 1 , in particular radial impeller or compressor wheel, shown. This consists of a cover disk 2 , a foot disk 3 , a hub 6 with mounting hole 7 and shovels. The blades of the impeller 1 are as full buckets 4 and splinter blades 5 executed. The full buckets 4 and splinter blades 5 are arranged at different angular distance and different order. The arrangement or order is from the sectional view of 2 to see. For example, follow the splinter blade 5.1 a full bucket 4.1 , then a splinter shovel 5.2 ., followed by four full blades, reference numerals 4.2 to 4.5 , and a splinter shovel 5.3 , Due to the different angular distance and the different order, the noise is further reduced at almost constant efficiency or power consumption. The level and frequency of the perceived as unpleasant noise are lowered by these measures and distributed over a wider frequency band. The sound power is distributed through the design measures on several single tones, the intensity correspondingly lower.

Vorzugsweise besteht das Laufrad 1 aus einem alternativen Werkstoff, beispielsweise Aluminium. Dies ergibt eine deutliche Verringerung des Massenträgheits-Moments.Preferably, the impeller exists 1 from an alternative material, for example aluminum. This results in a significant reduction of the moment of inertia.

Das in 1 dargestellte Laufrad 1 weist zusätzlich Wuchtbohrungen 8 auf. Mittels dieser Wuchtbohrungen 8 wird eine Unwucht des Laufrades 1 ausgeglichen. Hieraus ergibt sich eine Kostenreduktion bei der Herstellung, da zusätzliche Wucht-Gewichte nicht mehr angebracht werden müssen.This in 1 illustrated impeller 1 also has balancing holes 8th on. By means of these balancing bores 8th becomes an imbalance of the impeller 1 balanced. This results in a cost reduction in the production, since additional balancing weights no longer need to be attached.

In 3 ist ein Schnittbild des Laufrades 1 in Seitenansicht dargestellt. Die Strömungsrichtung der Luft ist mit Pfeilen gekennzeichnet. Wie dargestellt wird die Luft in axialer Richtung, also in Zeichnungsrichtung gesehen von oben, vom Laufrad 1 radial nach außen gefördert. Daneben ist aus der 3 die Anordnung der Voll- und Splitterschaufel zwischen der Deckscheibe 2 und der Fußscheibe 3 ersichtlich.In 3 is a sectional view of the impeller 1 shown in side view. The flow direction of the air is marked with arrows. As shown, the air in the axial direction, ie in the drawing direction seen from above, from the impeller 1 conveyed radially outwards. Besides that is from the 3 the arrangement of the solid and splitter blade between the cover plate 2 and the foot disk 3 seen.

In 4 ist ein Schnittbild des Laufrades 1 mit integrierter Kupplung und Kupplungsgehäuse 9 dargestellt. Die Kupplung 9 ist auf der Rückseite 13 im Laufrad 1 integriert. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass bei gleichbleibender Bauhöhe des Laufrades eine höhere Packungsdichte verwirklicht wird. Mit Bezugszeichen 10 ist der Anschluss für ein Gehäuse, beispielsweise ein Getriebe-Gehäuse, bezeichnet. Das Laufrad 1 wird von der Vorderseite 12 über eine Schraube 14 mit einer Radaufnahme 11 lösbar verbunden. Die Radaufnahme 11 wiederum ist mit der Kupplung und dem Kupplungs-Gehäuse 9 fest verbunden. Über den Zustand der Kupplung 9 wird das Laufrad 1 aktiviert bzw. deaktiviert.In 4 is a sectional view of the impeller 1 with integrated clutch and clutch housing 9 shown. The coupling 9 is on the back 13 in the wheel 1 integrated. As a result, the advantage is achieved that at a constant height of the impeller, a higher packing density is realized. With reference number 10 the connection is for a housing, for example a transmission housing. The impeller 1 is from the front 12 over a screw 14 with a wheel 11 releasably connected. The wheel mount 11 in turn, with the clutch and the clutch housing 9 firmly connected. About the condition of the clutch 9 becomes the wheel 1 activated or deactivated.

11: LaufradWheel
22: Deckscheibecover disc
33: Fußscheibebasal disc
44: Vollschaufelfull blade
55: Splitterschaufelsplitter blade
66: Nabehub
77: Befestigungsbohrungmounting hole
88th: Wuchtbohrungbalancing hole
99: Kupplung mit Kupplungs-Gehäuseclutch with coupling housing
1010: Anschlussconnection
1111: Radaufnahmewheel
1212: Vorderseitefront
1313: Rückseiteback
1414: Schraubescrew

Claims

Impeller, in particular radial impeller or impeller, which has an unequal number of solid and fragment blades, characterized in that the solid blades ( 4 ) and splinter blades ( 5 ) are arranged at different angular distance and different and rotationally asymmetric order.

Wheel ( 1 ) according to claim 1, characterized in that in one area only full buckets ( 4 ) and in a wider range solid and splinter blades are arranged.

Wheel ( 1 ) according to claims 1 and 2, characterized in that on a rear side ( 13 ) of the impeller ( 1 ) a coupling ( 9 ) and bearings are integrated.

Wheel ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the impeller ( 1 ) is made of an alternative material, such as aluminum.

Wheel ( 1 ) according to claim 4, characterized in that on the impeller ( 1 ) Balancing holes ( 8th ) are arranged by means of which an imbalance of the fan wheel ( 1 ) is compensated.

Wheel ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the balancing bores ( 8th ) on a cover disk ( 2 ) and / or foot disk ( 3 ) are arranged.