DE102004027707A1 - Kompressor einer Strömungsmaschine und Kompressorrad hierfür - Google Patents

Kompressor einer Strömungsmaschine und Kompressorrad hierfür Download PDF

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DE102004027707A1
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Toshihiko Oyama Nishiyama
Keiichi Oyama Inaba
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Abstract

Kompressor einer Strömungsmaschine, aufweisend einen Außengewindeabschnitt (44), der einstückig an einem Hauptkörperabschnitt (29) eines Kompressorrades (16) angeordnet ist, einen Außengewindeabschnitt (46), der an einem distalen Ende einer Welle (23) zum Antreiben des Kompressorrades (16) angeordnet ist, und eine Hülse (49), die an deren einem Ende mit einem kompressorradseitigen Innengewindeabschnitt (52) für den Eingriff mit dem Außengewindeabschnitt (44) des Kompressorrades (16) und an deren anderem Ende mit einem wellenseitigen Innengewindeabschnitt (53) für den Eingriff mit dem Außengewindeabschnitt (46) der Welle (23) versehen ist, wobei der Außengewindeabschnitt (44) des Kompressorrades (16) und der Außengewindeabschnitt (46) der Welle (23) mittels der Hülse (49) miteinander gekuppelt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kompressor einer Strömungsmaschine und ein Kompressorrad hierfür.
  • Ein Kompressor einer Strömungsmaschine des Typs, bei dem ein Kompressorrad des Zentrifugaltyps von einem Turbinenrad über eine Welle unter Nutzung der Energie eines Abgases als Mittel zur Erhöhung der Ansaugmenge eines Motors durch Komprimieren von Luft angetrieben wird, ist als Turbolader bekannt.
  • 7 ist ein Längsschnitt eines Turboladers 11 nach dem Stand der Technik. Der Turbolader 11 weist eine abgasseitige Einheit 12 zum Aufbringen von Rotationsenergie aus dem Abgas eines Motors und eine ansaugseitige Einheit 13 zum Komprimieren von Luft mittels der Rotationsenergie und Einführen der komprimierten Luft in den Motor auf.
  • Ein Turbinenrad 14 wird durch die Energie des aus einem Abgaseinlasskanal 19 zuströmenden Abgases gedreht. Ein Kompressorrad 16 des Zentrifugaltyps zum Komprimieren von Luft ist an der dem Turbinenrad 14 gegenüberliegenden Seite einer Welle 23 (nachfolgend als distale Endseite der Welle 23 bezeichnet) mit dieser und dem Turbinenrad 14 verbunden. In der Mitte des Kompressorrades 16 ist eine Montageöffnung 25 ausgebildet, in welche die Welle 23 mit einer etwas losen oder festen Passung eingepasst ist. Das Kompressorrad 16 ist mittels einer Schraubenmutter 26 an einem Gewindeabschnitt 40 am distalen Ende der Welle 23 befestigt.
  • 8 ist ein Längsschnitt des in 7 gezeigten Kompressorrades 16. Ein Hauptkörperabschnitt 29 des Kompressorrades 16 weist einen ansaugseitigen Scheibenabschnitt 29A und einen rückseitigen Scheibenabschnitt 29B auf. Eine Mehrzahl von Schaufelabschnitten 18 sind an der Außenseite des Hauptkörperabschnitts 29 angeordnet, und die Montageöffnung 25 verläuft durch die Mitte des Hauptkörperabschnitts 29 hindurch.
  • Um ein geringes Gewicht zu erreichen, wird das Kompressorrad 16 aus einer Aluminiumlegierung durch Gießen hergestellt. Da die Drehzahl des Kompressorrades 16 hohe Werte von mehreren Tausend Umdrehungen pro Minute (U/min) erreicht, bewirkt die aus der hohen Drehzahl resultierende Zentrifugalkraft eine extrem hohe Zugbeanspruchung in Radialrichtung und führt gelegentlich zum Bruch des Kompressorrades 16. Es ist bekannt, dass ein solcher Bruch besonders von der Innenwand der Montageöffnung 25 ausgeht.
  • Um dieses Problem zu lösen, ist eine Technologie bekannt, die beispielsweise in dem japanischen Patent Nr. JP-A-5-504178 beschrieben ist.
  • 9 ist ein Längsschnitt eines Kompressorrades 16 nach diesem Patent. Anstelle einer das Kompressorrad durchdringenden Montageöffnung ist hier eine Montageöffnung 42 mit einem Innengewinde in einem Endabschnitt des Kompressorrades 16 ausgebildet. An dem distalen Ende 54 einer Welle 23 ist ein Außengewinde ausgebildet. Die Welle 23 und das Kompressorrad 16 werden durch Einschrauben des distalen Endes 54 der Welle 23 in die Montageöffnung 42 des Kompressorrades 16 miteinander gekuppelt.
  • Wie bereits bei der Technologie in 8 festgestellt wurde, tritt der Bruch der Innenwand der Montageöffnung 25 in dem Kompressorrad 16 besonders häufig in der Nähe des maximalen Außenumfangsabschnitts 30 auf, wo in Axialrichtung der Außenumfang des Kompressorrades 16 maximal ist.
  • Bei der in 9 gezeigten Technologie ist die Montageöffnung 42 in Axialrichtung in der Nähe des maximalen Außenumfangsabschnitts 30 angeordnet. Daher kann bei einer Erhöhung der Drehzahl ein Bruch nahe des maximalen Außenumfangsabschnitts 30 auftreten.
  • Besonders wenn ein Motor, der mit dem Turbolader 11 unter Verwendung des Kompressorrades 16 ausgerüstet ist, für Arbeitsmaschinen, wie Baumaschinen, verwendet wird, werden ein Vollastzustand, wie beim Ladebetrieb, d.h. eine hohe Drehzahl des Turboladers, und ein Teillastzustand, d.h. eine geringe Drehzahl des Turboladers, innerhalb kurzer Zeitabstände wiederholt. Infolgedessen wird die auf das Kompressorrad 16 einwirkende Belastungsgröße hoch, wodurch ein Bruch wahrscheinlicher auftritt.
  • In früheren Jahren wurde eine Technologie, die als EGR (Abgasrückführung) bezeichnet wird, als eine Gegenmaßnahme zum Reduzieren von Stickoxiden (NOx), die im Abgas eines Dieselmotors enthalten sind, angenommen. Nach dieser Technologie wird ein Teil des Abgases, das von dem Motor emittiert wird, an ein Ansaugsystem des Motors zurückgeführt. Um das EGR zu erreichen, ist es notwendig, Frischluft für die Verbrennungskapazität in einem Zylinder sicherzustellen, wobei die Frischluftmenge durch die Rückführmenge des Abgases geringer wird, und ein höheres Verdichtungsverhältnis des Turboladers 11 zu erreichen. In anderen Worten muss das Kompressorrad 16 mit einer höheren Drehzahl gedreht werden, wofür die herkömmliche Technologie noch nicht ausreichend ist und ein Kompressorrad mit einer höheren Haltbarkeit gefordert wird.
  • Mit der Erfindung werden ein Kompressor einer Strömungsmaschine und ein Kompressorrad hierfür geschaffen, bei dem selbst bei Drehung mit hoher Drehzahl kaum Brüche auftreten.
  • Dies wird gemäß der Erfindung erreicht durch einen Kompressor einer Strömungsmaschine, aufweisend einen Außengewindeabschnitt, der einstückig an einem Hauptkörperabschnitt eines Kompressorrades angeordnet ist, und einen Außengewindeabschnitt, der an einem distalen Ende einer Welle zum Antreiben des Kompressorrades angeordnet ist, welche Außengewindeabschnitte mittels einer Hülse miteinander gekuppelt sind, die an deren einem Ende mit einem Annengewindeabschnitt für den Eingriff mit dem Außengewindeabschnitt des Kompressorrades und an deren anderem Ende mit einem Annengewindeabschnitt für den Eingriff mit dem Außengewindeabschnitt der Welle versehen ist.
  • Gemäß der Erfindung kann der Durchmesser des Außengewindeabschnitts des Kompressorrades größer als der Durchmesser des Außengewindeabschnitts der Welle sein.
  • Gemäß der Erfindung kann zumindest eine von der Zentrierung zwischen dem Kompressorrad und der Hülse und der Zentrierung zwischen der Hülse und der Welle mittels einer Zapfenverbindungsanordnung gestaltet sein.
  • Gemäß der Erfindung können eine Dichtungsnut um einen Außenumfangsabschnitt der Hülse herum ausgebildet sein und ein Dichtungsring in die Dichtungsnut eingepasst sein, um eine Leckage von Luft und Öl zwischen einer rückseitigen Kammer des Kompressorrades und einer Lagerkammer zu verhindern.
  • Gemäß der Erfindung können auch ein Drucklager, das an einem nicht drehbaren Teil befestigt ist, das keine Drehung synchron mit der Welle durchführt, und ein scheibenartiger Druckring vorgesehen sein, der an der Welle befestigt ist, wobei das Drucklager zwischen dem Druckring und der Hülse liegt.
  • Gemäß der Erfindung ist auch ein Kompressorrad eines Kompressors einer Strömungsmaschine vorgesehen, wobei ein distales Ende eines zylindrischen Abschnitts eines rückseitigen Scheibenabschnitts eines Kompressorrades ein Außengewindeabschnitt ist.
  • Im Folgenden werden die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung beschrieben.
  • Die Montageöffnung oder der Durchlass zum Kuppeln mit der Welle braucht nicht in dem Hauptkörperabschnitt des Kompressorrades angeordnet sein. Infolgedessen ist die auf das Kompressorrad wirkende Belastung gering und ein Bruch tritt kaum auf, selbst wenn das Kompressorrad mit einer hohen Drehzahl gedreht wird.
  • Das Kompressorrad ist in vielen Fällen aus einem Werkstoff mit einer geringeren Festigkeit als die Welle, um das Gewicht zu reduzieren. Daher ist, wenn der Außengewindeabschnitt des Kompressorrades dick gestaltet wird, das Problem der besonderen Wahrscheinlichkeit des Brechens des Außengewindeabschnitts des Kompressorrades gering, so dass die gesamte Haltbarkeit verbessert werden kann.
  • Wenn der Rotationsausgleich des Kompressorrades und des Turbinenrades einzeln eingestellt wird und diese Räder montiert werden, ist ein Zentrierungsfehler nach der Montage gering. Daher ist die Häufigkeit der Wiedereinstellung des Rotationsausgleichs des Kompressors der Strömungsmaschine gering.
  • Teile zur Abdichtung von Luft und Öl brauchen nicht separat angeordnet werden, und Luft und Öl können mit einer kompakten Konstruktion abgedichtet werden.
  • Es ist auch möglich, das Drucklager mit einer einfachen Konstruktion abzustützen, um die auf die Welle wirkende Kraft in Druckrichtung wirksam aufzunehmen.
  • Da das Auftreten eines Bruches des Kompressorrades schwieriger wird und die Haltbarkeit verbessert werden kann, kann das Verdichtungsverhältnis des Turboladers unter Verwendung des Kompressorrades gemäß der Erfindung erhöht werden.
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine Seitenansicht eines Kompressorrades gemäß der Erfindung;
  • 2 einen Schnitt des Kompressorrades aus 1;
  • 3 einen Längsschnitt eines Turboladers gemäß der Erfindung;
  • 4 eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts P aus 3;
  • 5 ein Flussdiagramm des Vorgangs zur Montage des Kompressorrades;
  • 6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Innendurchmesser einer Montageöffnung und der Belastungsgröße eines herkömmlichen Kompressorrades zeigt;
  • 7 einen Längsschnitt eines Turboladers nach dem Stand der Technik;
  • 8 einen Längsschnitt eines in 7 gezeigten Kompressorrades; und
  • 9 einen Längsschnitt eines anderen Kompressorrades nach dem Stand der Technik.
  • Mit Bezug auf die Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • Mit Bezug auf 3 weist eine abgasseitige Einheit 12 ein abgasseitiges Gehäuse 15 auf, in dem ein Turbinenrad 14 untergebracht ist, das eine Mehrzahl von Schaufeln aufweist und von einer Welle 23 abgestützt wird.
  • Das abgasseitige Gehäuse 15 weist einen Abgaseinlasskanal 19 zum Zuführen von Abgas zu dem Turbinenrad 14 auf. Der Abgaseinlasskanal 19 ist derart ringförmig ausgebildet, dass er den Außenumfang des Turbinenrades 14 umschließt, und ist mit einem nicht gezeigten Motorabgasstromkanal verbunden, durch den das von einem Motor emittierte Abgas hindurchströmt. Das abgasseitige Gehäuse 15 weist auch einen Abgasauslasskanal 21 zum Abströmen des Abgases nach dem Übertragen der Energie des Abgases auf das Turbinenrad 14 auf. Der Abgasauslasskanal 21 ist im Wesentlichen zylinderförmig und konzentrisch zu dem Drehmittelpunkt des Turbinenrades 14 ausgebildet. Eine Öffnung an der gegenüberliegenden Seite des Abgasauslasskanals 21 ist durch eine abgasseitige Innenplatte 22 geschlossen.
  • Die Welle 23 ist einstückig mit dem Turbinenrad 14 ausgebildet. Die Welle 23 durchdringt die abgasseitige Innenplatte 22 und ist in einem Lager 24 drehbar gelagert. Das Turbinenrad 14 und die Welle 23 sind normalerweise aus einer Superlegierung auf Nickelbasis, Kohlenstoffstahl oder legiertem Stahl geformt.
  • Ein Kompressorrad 16 ist in einem ansaugseitigen Gehäuse 17 untergebracht, das einen Ansaugeinlasskanal 27 zum Ansaugen von Luft zu dem Kompressorrad 16 aufweist. Der Ansaugeinlasskanal 27 ist im Wesentlichen zylinderförmig und konzentrisch zu dem Drehmittelpunkt des Kompressorrades 16 ausgebildet. Eine Öffnung an der gegenüberliegenden Seite des Ansaugeinlasskanals 27 ist durch eine ansaugseitige Innenplatte 55 geschlossen.
  • Die von dem Kompressorrad 16 komprimierte Luft wird zentrifugal ausgelassen und zu einer nicht gezeigten Zuführöffnung des Motors geführt, wobei die komprimierte Luft durch einen Ansaugauslasskanal 28 hindurch tritt, der derart ringförmig ausgebildet ist, dass er den Außenumfangsabschnitt des Kompressorrades 16 umschließt.
  • Das Kompressorrad 16 weist Schaufeln 18 auf, die wechselweise als Vollschaufeln 18A, die in deren Axialrichtung eine große Breite haben, und als Zwischenschaufeln 18B angeordnet sind, bei denen der Schaufeleinlass in Axialrichtung von einem Mittelabschnitt bezüglich der Vollschaufeln 18A beginnt.
  • Ein Gruppe von drehbaren Teilen, die das Turbinenrad 14, das Kompressorrad 16 und die Welle 23 umfassen, werden nachfolgend als drehbare Teile bezeichnet. Eine Gruppe von ortsfesten Teilen, die das ansaugseitige Gehäuse 17, das abgasseitige Gehäuse 15 und ein Lagergehäuse 45 umfassen, werden nachfolgend als nicht drehbare Teile bezeichnet. Eine Durchdringungsrichtung der Welle 23 durch das Lagergehäuse 45 hindurch wird nachfolgend als Axialrichtung bezeichnet.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Hauptkörperabschnitt 29 des Kompressorrades 16 gemäß der Erfindung massiv und weist keinerlei Montageöffnungen oder Durchlässe auf.
  • Ein Abschnitt zum Ansaugen von Luft zu dem Kompressorrad 16 wird als Einlassabschnitt 35 bezeichnet, und ein Abschnitt zum Auslassen von Luft in Radialrichtung wird als Auslassabschnitt 33 bezeichnet. Eine gekrümmte Fläche des Mittelabschnitts zwischen dem Einlassabschnitt 35 und dem Auslassabschnitt 33 wird als Scheibenmittelabschnitt 34 bezeichnet.
  • Ein Abschnitt in Axialrichtung, in dem der Außenumfang des Kompressorrades 16 maximal ist, wird als maximaler Außenumfangsabschnitt 30 bezeichnet. Der Hauptkörperabschnitt 29 des Kompressorrades 16 weist einen ansaugseitigen Scheibenabschnitt 29A und einen rückseitigen Scheibenabschnitt 29B auf. Ein zylindrischer Abschnitt 43 ist einstückig an dem hintersten Abschnitt des rückseitigen Scheibenabschnitts 29B angeordnet, wobei dessen Achse zu dem Hauptkörperabschnitt 29 ausgerichtet ist. Ein Außengewinde, das einen kleineren Durchmesser als der zylindrische Abschnitt 43 hat, ist einstückig mit dem freien Ende des zylindrischen Abschnitts 43 ausgebildet und wird als Außengewindeabschnitt 44 bezeichnet.
  • Am Außenumfang des Einlassabschnitts 35 des Kompressorrades 16 sind beispielsweise breite Seitenflächen oder schraubenmutterartige Flächen für den Eingriff eines Schraubenschlüssels oder dergleichen zum Festspannen des Kompressorrades 16 ausgebildet.
  • Mit Bezug auf 3 und 4 ist der distale Endabschnitt der an dem Turbinenrad 14 fixierten Welle 23 genau zylindrisch und konzentrisch zu der Welle 23 bearbeitet und wird als zylindrischer Abschnitt 60 bezeichnet. Am distalen Ende des zylindrischen Abschnitts 60 ist ein Außengewinde ausgebildet, das als Außengewindeabschnitt 46 bezeichnet wird. Der Außendurchmesser des Außengewindeabschnitts 46 der Welle 23 ist kleiner als der Außendurchmesser des Außengewindeabschnitts 44 des Kompressorrades 16. Der Außengewindeabschnitt 46 der Welle 23 und der Außengewindeabschnitt 44 des Kompressorrades 16 sind mittels einer Hülse 49 miteinander verbunden, die an ihren beiden Enden ein Innengewinde aufweist.
  • Wie in 4 gezeigt ist, ist an dem wellenseitigen Ende der Hülse 49 ein Innenumfangsabschnitt 58 als Zapfenverbindung für den zylindrischen Abschnitt 60 der Welle 23 ausgebildet. An der dem Kompressorrad 16 zugewandten Seite des Innenumfangsabschnitts 58 ist ein Innengewinde ausgebildet, das nachfolgend als wellenseitiger Annengewindeabschnitt 53 bezeichnet wird und mit dem Außengewindeabschnitt 46 der Welle 23 in Eingriff steht.
  • An dem kompressorradseitigen Ende der Hülse 49 ist ein Innenumfangsabschnitt 57 als Zapfenverbindung für den zylindrischen Abschnitt 43 des Kompressorrades 16 ausgebildet. An der dem Kompressorrad 16 abgewandten Seite des Innenumfangsabschnitts 57 ist ein Innengewinde ausgebildet, das nachfolgend als kompressorradseitiger Innengewindeabschnitt 52 bezeichnet wird und mit dem Außengewindeabschnitt 44 des Kompressorrades 16 in Eingriff steht.
  • Im Übrigen müssen der wellenseitige Innengewindeabschnitt 53 und der kompressorradseitige Innengewindeabschnitt 52 in der Hülse 49 nicht immer, wie in 4 gezeigt, durchgängig ausgebildet sein. An einem kompressorradseitigen Außenumfangsabschnitt 61 der Hülse 49 sind beispielsweise breite Seitenflächen oder schraubenmutterartige Flächen für den Eingriff eines Schraubenschlüssels oder dergleichen zum Festspannen der Hülse 49 ausgebildet. In einem in Axialrichtung mittleren Abschnitt der Hülse 49 ist an deren Außenumfang eine Dichtungsnut 50 ausgebildet, in der ein Dichtungsring 51 aus einem FC-Werkstoff usw. eingepasst ist. Der Dichtungsring 51 ist derart geformt, dass bei Einwirkung einer Umfangskraft auf diesen der Außenumfangsabschnitt des Dichtungsringes 51 eng an dem Annenumfangsabschnitt der ansaugseitigen Innenplatte 55 anliegt.
  • Das Lager 24 ist in einer Lagerkammer 63 des Lagergehäuses 45 untergebracht, welches das ansaugseitige Gehäuse 17 und das abgasseitige Gehäuse 15 miteinander verbindet. Eine Ölzuführöffnung 59 ist in dem Lagergehäuse 45 ausgebildet, um ein Schmiermittel dem Lager 24 und einem Drucklager 48 zuzuführen, das zwischen dem Lagergehäuse 45 und der ansaugseitigen Innenplatte 55 angeordnet ist.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das den Vorgang zur Montage des Kompressorrades 16 an die Welle 23 zeigt. Zuerst wird ein scheibenartiger Druckring 47 mit einer runden Öffnung in dessen Mitte auf die Welle 23 gesteckt, die von dem Lager 24 getragen wird (Schritt S11).
  • Als nächstes wird das Drucklager 48 an das Lagergehäuse 45 angebracht (Schritt S12). In dem Drucklager 48 ist ein Öldurchlass 56 ausgebildet, durch den Schmieröl hindurchfließt.
  • Die Hülse 49 wird auf die Welle 23 geschraubt (Schritt S13). In diesem Beispiel wird die Hülse 49 auf den Außengewindeabschnitt 46 der Welle 23 geschraubt, wobei die Hülse 49 mittels des Schraubenschlüssels oder dergleichen an dem schraubenmutterartigen Außenumfangsabschnitt 61 der Hülse 49 festgespannt wird. Infolgedessen drehen sich die Hülse 49 und der Druckring 47 als eine Einheit mit der Welle 23.
  • Als nächstes wird die ansaugseitige Innenplatte 55 an dem Lagergehäuse 45 befestigt (Schritt 514). Demzufolge ist das Drucklager 48 an den nicht drehbaren Teilen zwischen dem Lagergehäuse 45 und der ansaugseitigen Innenplatte 55 befestigt.
  • Infolgedessen liegt das Drucklager 48, das in Schritt S13 an den nicht drehbaren Teilen befestigt wird, zwischen dem Druckring 47 und der Hülse 49, die sich als drehbare Teile als eine Einheit mit der Welle 23 drehen. Daher wird eine in Druckrichtung der Welle 23 während deren Drehung erzeugte Kraft von dem Drucklager 48 aufgenommen, und die Position der Welle 23 in Axialrichtung wird begrenzt. Wenn in Schritt S14 die Hülse 49 aufgeschraubt wird, gelangt der Außenumfangsabschnitt des Dichtungsringes 51 in Adhäsion mit dem Innenumfangsabschnitt der ansaugseitigen Innenplatte 55. Demzufolge wird verhindert, dass das Öl zur Schmierung des Lagers 24 und des Drucklagers 48 in den Raum an der Rückseite des Kompressorrades 16 fließt, der als rückseitige Kammer 62 bezeichnet wird.
  • Als nächstes wird das Kompressorrad 16 in die Hülse 49 geschraubt (Schritt S15). In diesem Beispiel werden das Kompressorrad 16 und das Turbinenrad 14 über die Welle 23 mittels des Schraubenschlüssels oder dergleichen an dem schraubenmutterartige Abschnitt des Einlassabschnitts 35 des Kompressorrades 16 und dem schraubenmutterartigen Auslassabschnitt des Turbinenrades 14 gegeneinander verschraubt und festgespannt. Das Kompressorrad 16 und die Welle 23 sind somit miteinander gekuppelt.
  • Wie oben erläutert, ist gemäß der Erfindung der Außengewindeabschnitt 44 des Kompressorrades 16 am Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 43 in dem hintersten Bereich des rückseitigen Scheibenabschnitts 29B des Kompressorrades 16 angeordnet. Der Außengewindeabschnitt 44 des Kompressorrades 16 und der Außengewindeabschnitt 46 der Welle 23 sind mittels der Hülse 49, die an ihren beiden Enden die Innengewindeabschnitte 52 und 53 aufweist, miteinander verbunden.
  • Daher können, selbst wenn das Kompressorrad 16 massiv ist, das Kompressorrad 16 und die Welle 23 miteinander verbunden werden. Aus diesem Grunde ist die auf das Kompressorrad 16 wirkende Belastung gering, wobei selbst bei einer hohen Drehzahl kein Bruch auftritt.
  • 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Innendurchmesser Φ der Montageöffnung 25 des Kompressorrades 16 und der auf das Kompressorrad 16 wirkenden Belastungsgröße T an dem maximalen Außenumfangsabschnitt 30, an dem der Außenumfang des Kompressorrades 16 in Axialrichtung der Welle des Kompressorrades 16 maximal ist, gemäß der herkömmlichen Technologie zeigt. In dem Diagramm ist die Belastung T gering, wenn der Innendurchmesser der Montageöffnung 25 gleich 0 ist, und wird extrem groß, wenn der Innendurchmesser übermäßig klein ist. Bei einem bestimmten Innendurchmesser D oder darüber wird die Belastung T mit dem Anstieg des Innendurchmessers der Montageöffnung 25 größer. Daher ist es verständlich, dass, wenn wie gemäß der Erfindung die Montageöffnung 25 nicht existiert und das Kompressorrad 16 massiv ist, die Belastung gering ist.
  • Gemäß der Erfindung ist der Durchmesser des einstöckig mit dem Kompressorrad 16 ausgebildeten Außengewindeabschnitts 44 größer als der Durchmesser des an dem distalen Ende der Welle 23 ausgebildeten Außengewindeabschnitts 46. Das Kompressorrad 16 und der Außengewindeabschnitt 44 des Kompressorrades 16 werden zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung durch Gießen hergestellt. Andererseits werden die Welle 23 und der Außengewindeabschnitt 46 der Welle 23 aus einem harten Werkstoff, wie Eisen oder dessen Legierung, hergestellt. Daher ist es möglich, dass, wenn die Dicke des Gussstücks aus Aluminiumlegierung mit einer geringeren Festigkeit erhöht wird, das Problem vermieden wird, dass dieses Gussstück sehr wahrscheinlich zerbricht.
  • Ferner ist der Außengewindeabschnitt 46 der Welle 23 an dem distalen Endabschnitt der Welle 23 ausgebildet, und die Hülse 49 mit dem Innengewindeabschnitt 53 ist mit dem Außengewindeabschnitt 46 der Welle 23 verschraubt. Diese Konfiguration ermöglicht es im Vergleich zu der Konfiguration, bei der zum Beispiel ein Innengewinde in der Welle 23 ausgebildet ist, den Außendurchmesser des von dem Lager 24 getragenen Abschnitts der Welle 23 zu reduzieren. Daher wird, da die Umfangsgeschwindigkeit des Außenumfangsabschnitts der Welle 23 niedriger ist, der Rotationsreibungsverlust mit dem Lager 24 geringer, so dass ein Bruch der Welle 23 und des Lagers 24 unwahrscheinlicher wird.
  • Die Dichtungsnut 50 ist um den Außenumfangsabschnitt der Hülse 49 herum angeordnet, und das Öl kann durch eine kompakte Konstruktion abgedichtet werden. Da die Hülse 49 und das Kompressorrad 16 in der Zapfenverbindung miteinander zentriert sind, kann eine Unwucht während der Drehung reduziert werden.
  • Im Übrigen ist der Außenumfangsabschnitt des Einlassabschnitts 35 des Kompressorrades 16 ausreichend, solange wie das Kompressorrad 16 durch Verschrauben an der Hülse 49 befestigt werden kann, und kann zum Beispiel auch eine Bolzenform mit einer hexagonalen Nabe haben.
  • Die Erfindung wurde nur am Anwendungsbeispiel eines Turboladers erläutert, jedoch kann die Erfindung gleichermaßen bei anderen Strömungsmaschinen und mechanisch angetriebenen Zentrifugalkompressoren, wie einer Mikrogasturbine, angewendet werden.

Claims (6)

  1. Kompressor einer Strömungsmaschine, aufweisend: einen Außengewindeabschnitt (44), der einstückig an einem Hauptkörperabschnitt (29) eines Kompressorrades (16) angeordnet ist; einen Außengewindeabschnitt (46), der an einem distalen Ende einer Welle (23) zum Antreiben des Kompressorrades (16) angeordnet ist; und eine Hülse (49), die an deren einem Ende mit einem kompressorradseitigen Innengewindeabschnitt (52) für den Eingriff mit dem Außengewindeabschnitt (44) des Kompressorrades (16) und an deren anderem Ende mit einem wellenseitigen Innengewindeabschnitt (53) für den Eingriff mit dem Außengewindeabschnitt (46) der Welle (23) versehen ist, wobei der Außengewindeabschnitt (44) des Kompressorrades (16) und der Außengewindeabschnitt (46) der Welle (23) mittels der Hülse (49) miteinander gekuppelt sind.
  2. Kompressor nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser des Außengewindeabschnitts (44) des Kompressorrades (16) größer als der Durchmesser des Außengewindeabschnitts (46) der Welle (23) ist.
  3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eine von der Zentrierung zwischen dem Kompressorrad (16) und der Hülse (49) und der Zentrierung zwischen der Hülse (49) und der Welle (23) mittels einer Zapfenverbindungsanordnung gestaltet ist.
  4. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend eine Dichtungsnut (50), die um einen Außenumfangsabschnitt der Hülse (49) herum ausgebildet ist, und einen Dichtungsring (51), der in die Dichtungsnut (50) eingepasst ist, um eine Leckage von Luft und Öl zwischen einer rückseitigen Kammer (62) des Kompressorrades (16) und einer Lagerkammer (63) zu verhindern.
  5. Kompressor nach Anspruch 4, ferner aufweisend ein Drucklager (48), das an einem nicht drehbaren Teil befestigt ist, das keine Drehung synchron mit der Welle (23) durchführt, und einen scheibenartigen Druckring (47), der an der Welle (23) befestigt ist, wobei das Drucklager (48) zwischen dem Druckring (47) und der Hülse (49) liegt.
  6. Kompressorrad eines Kompressors einer Strömungsmaschine, wobei ein distales Ende eines zylindrischen Abschnitts (43) eines rückseitigen Scheibenabschnitts (29B) eines Kompressorrades (16) ein Außengewindeabschnitt (44) ist.
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