DE102013221119A1

DE102013221119A1 - Air impeller for transporting air with an air bearing and centrifugal compressor with an air impeller

Info

Publication number: DE102013221119A1
Application number: DE201310221119
Authority: DE
Inventors: Andreas Vogt; Anton Dukart; Steffen Derhardt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2015-05-07
Also published as: GB2520825A; GB2520825B; GB201418423D0; FR3012185A1; FR3012185B1

Abstract

Die Erfindung betrifft Luftschaufelrad zum Transport und/oder zum Verdichten von Luft, wobei mindestens eine Luftschaufel des Luftschaufelrades an einem radialen Ende geformt ist, um mit einem das Luftschaufelrad umfassenden Gehäuse ein Radialluftlager zur Lagerung des Luftschaufelrades zu bilden. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Radialverdichter mit einem Luftschaufelrad, insbesondere mit einem Luftschaufelrad mit Gehäuse, wobei das Luftschaufelrad als Turbinenrad und/oder als Verdichterrad des Radialverdichters ausgebildet ist.The invention relates to air vane wheel for transporting and / or compressing air, wherein at least one air vane of the air vane wheel is formed at a radial end to form a radial air bearing for supporting the air vane wheel with a housing comprising the air vane wheel. Furthermore, the invention relates to a centrifugal compressor with an air impeller, in particular with an air impeller with housing, wherein the air impeller is formed as a turbine wheel and / or as a compressor wheel of the centrifugal compressor.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftschaufelrad zum Transport und/oder zum Verdichten von Luft. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen Radialverdichter mit dem erfindungsgemäßen Luftschaufelrad und ein Verfahren zur Lagerung eines Luftschaufelrades. The present invention relates to an air impeller for transporting and / or compressing air. Furthermore, the present invention relates to a centrifugal compressor with the air impeller according to the invention and a method for supporting an air impeller.

Die DE 000008328100 U1 beschreibt einen Turbolader mit einem Rotor, wobei der Rotor durch ein Axialluftlager abgestützt ist.The DE 000008328100 U1 describes a turbocharger with a rotor, wherein the rotor is supported by an axial air bearing.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Luftschaufelrad mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Vorrichtung zum Transport und/oder zum Verdichten von Luft mit dem erfindungsgemäßen Luftschaufelrad besonders preisgünstig und mit besonders geringem Gewicht realisiert werden kann. Dadurch, dass mindestens eine Luftschaufel des Luftschaufelrades an einem radialen Ende geformt ist, um mit einem das Luftschaufelrad umfassenden Gehäuse ein Luftlager zur Lagerung des Luftschaufelrades zu bilden, kann auf ein zusätzliches mechanisches Lager zur Lagerung des Luftschaufelrades verzichtet werden. Der Verzicht auf ein zusätzliches mechanisches Lager zur Lagerung des Luftschaufelrades ermöglicht eine Einsparung von Kosten und Gewicht.The fan blade according to the invention with the features of the independent claim has the advantage that a device for transporting and / or compressing air with the air blast wheel according to the invention can be realized particularly inexpensively and with very low weight. Characterized in that at least one air vane of the air impeller is formed at a radial end to form an air bearing with the housing comprising an air bearing for supporting the Luftschaufelrades, can be dispensed with an additional mechanical bearing for supporting the Luftschaufelrades. The absence of an additional mechanical bearing for the storage of the air impeller allows a saving of costs and weight.

Besonders vorteilhaft kann die Luftschaufel an einem radialen Ende derart geformt sein, dass mit dem umfassenden Gehäuse ein Radialluftlager oder ein Axialluftlager gebildet werden kann. Weiterhin besonders vorteilhaft kann das Luftschaufelrad derart geformt sein, dass mit dem umfassenden Gehäuse durch die Formung des Luftschaufelrades ein Luftlager gebildet wird, wobei das Luftlager gleichzeitig als Radialluftlager und als Axialluftlager dient. Das Luftlager kann somit Kräfte in axialer Richtung und auch in radialer Richtung aufnehmen.Particularly advantageously, the air scoop can be formed at a radial end such that with the comprehensive housing, a radial air bearing or a Axialluftlager can be formed. Furthermore, particularly advantageously, the air impeller may be shaped such that with the comprehensive housing by the formation of the air impeller an air bearing is formed, wherein the air bearing serves at the same time as a radial air bearing and as Axialluftlager. The air bearing can thus absorb forces in the axial direction and also in the radial direction.

Eine Luftschaufel im Sinne der vorliegenden Beschreibung ist ein derart geformtes Werkstück, dass bei einer Rotation der Luftschaufel relativ zur der umgebenden Luft besonders effizient in eine oder in mehrere Richtungen bewegt, verschoben und/oder beschleunigt werden kann. An air vane in the sense of the present description is a workpiece shaped in such a way that, when the air vane is rotated relative to the surrounding air, it can be moved, shifted and / or accelerated particularly efficiently in one or more directions.

Ein Luftschaufelrad im Sinne der vorliegenden Beschreibung ist eine Anordnung von mindestens einer, insbesondere von mehreren, Luftschaufeln auf einem Rad. Bei einem Drehen des Rades werden die Luftschaufeln relativ zur umgebenden Luft bewegt und verschieben die Luft entlang einer Drehachse des Luftschaufelrades und/oder in eine Radialrichtung des Luftschaufelrades.An air impeller in the sense of the present description is an arrangement of at least one, in particular of several, air blades on a wheel. When the wheel is rotated, the air blades are moved relative to the surrounding air and move the air along an axis of rotation of the air impeller and / or in a Radial direction of the air impeller.

Unter einem Transport von Luft im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird das Bewegen von Luft entlang einer vorgegebenen Richtung verstanden. Ein radiales Ende einer Luftschaufel im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist das dem Befestigungsort der Luftschaufel am Rad gegenüberliegende Ende, wenn die Luftschaufel auf einem Rad zu einem Luftschaufelrad montiert ist. Unter einem das Luftschaufelrad umfassenden Gehäuse im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird ein Gehäuse verstanden, dass die Luftschaufeln des Luftschaufelrades an ihrem radialen Ende, insbesondere mit einem Durchmesser größer als ein durch die radialen Enden der Luftschaufeln definierten Durchmesser umfasst. A transport of air in the sense of the present application is understood to mean the movement of air along a given direction. A radial end of an air vane in the context of the present application is the end opposite the mounting location of the air vane on the wheel when the air vane is mounted on a wheel to a Luftschaufelrad. In the context of the present application, a housing comprising the air-blast wheel is understood to mean a housing that the air blades of the air-bladed wheel comprise, at its radial end, in particular with a diameter greater than a diameter defined by the radial ends of the air blades.

Unter einem Radiallager wird eine Lagerung eines Rades verstanden, wobei die Lagerung Kräfte in radialer Richtung aufnehmen kann. Unter einem Axiallager wird eine Lagerung verstanden, wobei die Lagerung Kräfte in axialer Richtung aufnehmen kann.Under a radial bearing storage of a wheel is understood, the storage can absorb forces in the radial direction. Under a thrust bearing storage is understood, the storage can absorb forces in the axial direction.

Unter einem Radialluftlager wird ein Radiallager verstanden, wobei das Radialluftlager bei Bewegung des durch das Radialluftlager gelagerten Rades eine luftgepolsterte Lagerung bereitstellt. Unter einem Axialluftlager wird ein Axiallager verstanden, wobei das Axialluftlager bei Bewegung des durch das Axialluftlager gelagerten Rades eine luftgepolsterte Lagerung bereitstellt.A radial air bearing is understood to mean a radial bearing, wherein the radial air bearing provides an air-cushioned bearing when the wheel supported by the radial air bearing moves. An axial air bearing is understood to mean an axial bearing, the axial air bearing providing an air-cushioned bearing when the wheel supported by the axial air bearing moves.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements are possible.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die mindestens eine Luftschaufel des Luftschaufelrades ausgebildet, mit dem das Luftschaufelrad umfassenden Gehäuse am radialen Ende der Luftschaufel einen sich entgegen einer Drehrichtung des Luftschaufelrade verengenden Spalt zu bilden. Ein derartiges Radialluftlager des Luftschaufelrades ist besonders effizient und reibungsarm, da ein sich verengender Spalt einen besonders guten Aufbau eines Luftlagers ermöglicht. In an advantageous development, the at least one air vane of the air vane wheel is designed to form, with the housing comprising the air vane wheel, at the radial end of the air vane a gap which narrows counter to a direction of rotation of the air vane wheel. Such a radial air bearing of the air impeller is particularly efficient and low friction, as a narrowing gap allows a particularly good construction of an air bearing.

Unter einem sich verengenden Spalt ist ein Spalt zu verstehen, der an einer Seite des Spaltes eine größere Öffnung aufweist als an einer gegenüberliegenden Seite des Spaltes. A narrowing gap means a gap having a larger opening on one side of the gap than on an opposite side of the gap.

Unter einer Drehrichtung des Luftschaufelrades ist diejenige Richtung zu verstehen, bei der das Luftschaufelrad Luft transportiert und/oder verdichtet. A direction of rotation of the air impeller is to be understood as meaning the direction in which the air impeller transports and / or compresses air.

Vorteilhaft ist die zumindest eine Luftschaufel ausgebildet, den sich verengenden Spalt durch eine Verlängerungsfläche zu bilden, wobei die Verlängerungsfläche die Luftschaufel in eine Umfangsrichtung des Luftschaufelrades entgegen der Drehrichtung des Luftschaufelrades verlängert. Ein Luftlager realisiert über die Verlängerungsfläche des Luftschaufelrades ist besonders tragfähig, da die Verlängerungsfläche der Luftschaufel ein besonders stabiles und tragfähiges Luftkissen zur Lagerung des Luftschaufelrades aufbauen kann. Advantageously, the at least one air scoop is formed, the narrowing gap through forming an extension surface, wherein the extension surface extends the air scoop in a circumferential direction of the air impeller against the direction of rotation of the air impeller. An air bearing realized on the extension surface of the air impeller is particularly viable, since the extension surface of the air bucket can build a particularly stable and sustainable air cushion for storing the air impeller.

Unter einer Verlängerungsfläche einer Luftschaufel im Sinne der vorliegenden Beschreibung ist eine Fläche zu verstehen, die im direkten Anschluss an die Luftschaufel die Luftschaufel um eine vorgegebene Fläche in eine vorgegebene Richtung und/oder in mehrere vorgegebene Richtungen verlängert. In the context of the present description, an extension surface of an air blade is understood to mean an area which, in direct connection to the air blade, extends the air blade by a predetermined area in a predetermined direction and / or in a plurality of predetermined directions.

Unter einer Umfangsrichtung des Luftschaufelrades ist eine Richtung entlang des Umfangs des Luftschaufelrades zu verstehen. A circumferential direction of the air impeller is understood to mean a direction along the circumference of the air impeller.

Eine Ausbildung der Luftschaufel derart, dass die Verlängerungsfläche der Luftschaufel in Umfangsrichtung des Luftschaufelrades mindestens bis zu einer benachbarten Luftschaufel ausgedehnt ist, hat den Vorteil, dass ein Radialluftlager der Luftschaufel besonders stabil und laufruhig gestaltet werden kann. Die Ausdehnung der Verlängerungsfläche der Luftschaufel bis zu der benachbarten Luftschaufel erlaubt die Erzeugung einer geschlossenen Oberfläche auf dem Umfang des Luftschaufelrades und somit die Erzeugung eines besonders stabilen Luftkissens des Radialluftlagers. A design of the air vane such that the extension surface of the air blade is extended in the circumferential direction of the air impeller at least up to an adjacent air blade, has the advantage that a radial air bearing of the air blade can be made particularly stable and smooth. The extension of the airfoil extension surface to the adjacent air vane allows the creation of a closed surface on the perimeter of the airfoil wheel and thus the creation of a particularly stable air cushion of the radial air bearing.

Unter einer zu einer ersten Luftschaufel benachbarten zweiten Luftschaufel ist diejenige zweite Luftschaufel zu verstehen, die bei einer Anordnung der ersten Luftschaufel und der zweiten Luftschaufel auf dem Luftschaufelrad direkt neben der ersten Luftschaufel liegt, also entlang des Umfangs des Luftschaufelrades der ersten Luftschaufel direkt folgt. A second air blade which is adjacent to a first air blade is to be understood as the second air blade which, when the first air blade and the second air blade are arranged on the air impeller, lies directly next to the first air blade, ie follows directly along the circumference of the air impeller of the first air blade.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Luftschaufelrades ist die Verlängerungsfläche der Luftschaufel mit der benachbarten Luftschaufel verbunden. Ein mit dem Luftschaufelrad gebildetes Radialluftlager des Luftschaufelrades ist in der genannten Weiterbildung besonders tragfähig, da die Verbindung der Verlängerungsfläche der Luftschaufel mit der benachbarten Luftschaufel eine besonders effiziente Lauffläche des Radialluftlagers bildet. In an advantageous development of the air impeller, the extension surface of the air scoop is connected to the adjacent air scoop. A radial air bearing of the air impeller formed with the air impeller is particularly sustainable in said development, since the connection of the extension surface of the air scoop with the adjacent air scoop forms a particularly efficient running surface of the radial air bearing.

Eine Vorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Luftschaufelrad und mit einem das Luftschaufelrad umfassenden Gehäuse kann in vorteilhafterweise Weise besonders leicht und kostengünstig hergestellt werden. A device with the air impeller according to the invention and with a housing enclosing the air impeller can advantageously be produced in a particularly easy and cost-effective manner.

Vorteilhaft weist die Vorrichtung ein Luftlager zur Lagerung des Luftschaufelrades auf, wobei das Luftlager vom Luftschaufelrad mit dem Gehäuse gebildet wird. Vorteilhaft kann eine solche Vorrichtung zum Transport und/oder zum Verdichten von Luft benutzt werden, wobei die Vorrichtung besonders laufruhig realisierbar ist, da ein Luftlager nur geringe Vibrationen verursacht. Besonders vorteilhaft ist das Luftlager als Radialluftlager oder als Axialluftlager ausgebildet. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist das Luftlager als Radialluftlager und zusätzlich als Axialluftlager ausgebildet. Das Luftlager kann somit eine Lagerung des Luftschaufelrades in radialer und in axialer Richtung gleichzeitig sicherstellen und ermöglicht somit den besonders kompakten und leichten Bau eines Luftschaufelrades mit Gehäuse.Advantageously, the device has an air bearing for supporting the air impeller, wherein the air bearing is formed by the air impeller with the housing. Advantageously, such a device can be used for the transport and / or compression of air, the device is particularly smoothly feasible, since an air bearing causes only low vibration. Particularly advantageously, the air bearing is designed as a radial air bearing or as an axial air bearing. In a particularly advantageous development, the air bearing is designed as a radial air bearing and additionally as an axial air bearing. The air bearing can thus ensure a storage of the air impeller in the radial and axial directions simultaneously and thus enables the particularly compact and lightweight construction of an air impeller with housing.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung bilden die Verlängerungsflächen der Luftschaufeln mit dem Gehäuse ein Volumen, wobei das Volumen von Räumen zwischen den Luftschaufeln getrennt ist. Ein Luftlager zwischen Luftschaufelrad und Gehäuse ist so besonders effizient realisierbar und das Luftschaufelrad mit Gehäuse kann besonders gut zum Transport und/oder zum Verdichten von Luft genutzt werden, da das das Radialluftlager bildende Volumen und die zum Transport und/oder zum Verdichten genutzten Räume des Luftschaufelrades voneinander getrennt sind und sich in ihrer Funktion nicht gegenseitig beeinflussen. In an advantageous development of the device, the extension surfaces of the air blades form a volume with the housing, wherein the volume of spaces between the air blades is separated. An air bearing between the air impeller and the housing is so particularly efficient feasible and the impeller with housing can be used particularly well for transporting and / or compressing air, as the radial air bearing forming volume and used for transport and / or compression spaces of the air impeller are separated from each other and do not affect each other in their function.

Durch eine Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Radialverdichter, wobei das Luftschaufelrad als Turbinenrad oder als Verdichterrad des Radialverdichters ausgebildet ist, wird ein Radialverdichter zur Verfügung gestellt, der besonders leicht und kostengünstig realisierbar ist und eine besonders hohe Laufruhe aufweist. By forming the device according to the invention as a radial compressor, wherein the air impeller is designed as a turbine wheel or as a compressor of the centrifugal compressor, a radial compressor is provided, which is particularly easy and inexpensive to implement and has a particularly high smoothness.

Eine oder mehrere der Luftschaufeln können auf einer dem umfassenden Gehäuse zugewandten Seite der Verlängerungsfläche eine reibungsvermindernde Beschichtung aufweisen. Beispielsweise kann eine Graphitschicht aufgebracht sein. Weiterhin vorteilhaft weist das umfassende Gehäuse auf einer der Luftschaufel gegenüberliegenden Seite eine weitere reibungsvermindernde Schicht auf. Ein Start einer Rotationsbewegung des Luftschaufelrades relativ zu dem das Luftschaufelrad umfassenden Gehäuse kann so besonders verschleißarm erfolgen, da bei dem Start der Bewegung das Axialluftlager und/oder das Radialluftlager noch nicht besonders tragfähig sind.One or more of the air blades may have a friction reducing coating on a side of the extension surface facing the enclosure. For example, a graphite layer may be applied. Further advantageously, the comprehensive housing on a side opposite the air bucket on a further friction-reducing layer. A start of a rotational movement of the air impeller relative to the housing comprising the air impeller can be carried out so particularly wear, since at the start of the movement, the axial air bearing and / or the radial bearing are not particularly sustainable.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren. Further advantages will become apparent from the following description of embodiments with reference to the figures.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen: Show it:

1 ein Luftschaufelrad mit Luftschaufeln zum Transport und/oder zum Verdichten von Luft, wobei die Luftschaufeln an dem radialen Ende der Luftschaufel geformt sind um mit einem umfassenden Gehäuse ein Luftlager zu bilden. 1 an air impeller with air blades for transporting and / or compressing air, wherein the air blades are formed at the radial end of the air blade to form an air bearing with a comprehensive housing.

2 eine Schnittzeichnung des in 1 dargestellten Luftschaufelrades. 2 a sectional drawing of the in 1 illustrated air impeller.

3 eine Schnittzeichnung einer Weiterbildung des in 1 dargestellten Luftschaufelrades, wobei die Verlängerungsflächen der Luftschaufel mit der jeweils benachbarten Luftschaufel verbunden sind. 3 a sectional drawing of a further education of in 1 illustrated Luftschaufelrades, wherein the extension surfaces of the air vane are connected to the respective adjacent air vane.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

Nachfolgend dargestellt wird ein Luftschaufelrad zum Transport und/oder zum Verdichten von Luft, wobei mindestens eine Luftschaufel des Luftschaufelrades an einem radialen Ende geformt ist, um mit einem das Luftschaufelrad umfassenden Gehäuse ein Luftlager zur Lagerung des Luftschaufelrades zu bilden. Weiterhin wird ein Radialverdichter mit einem Luftschaufelrad, insbesondere mit einem Luftschaufelrad mit Gehäuse, wobei das Luftschaufelrad als Turbinenrad und/oder als Verdichterrad des Radialverdichters ausgebildet ist gezeigt.An air impeller for transporting and / or compressing air is shown below, wherein at least one air vane of the air impeller is formed at a radial end to form an air bearing for supporting the air impeller with a housing comprising the air impeller. Furthermore, a radial compressor with an air impeller, in particular with an air impeller with housing, wherein the air impeller is formed as a turbine wheel and / or as a compressor wheel of the centrifugal compressor is shown.

1 zeigt ein Luftschaufelrad mit Luftschaufeln zum Transport und/oder zum Verdichten von Luft, wobei die Luftschaufeln an dem radialen Ende der Luftschaufel geformt sind um mit einem umfassenden Gehäuse ein Radialluftlager zu bilden. 1 shows an air impeller with air blades for transporting and / or compressing air, wherein the air blades are formed at the radial end of the air blade to form a radial housing with a comprehensive housing.

In 1 dargestellt ist ein Luftschaufelrad 10 zum Transport und/oder zum Verdichten von Luft. Dargestellt ist das Luftschaufelrad 10, eine erste Luftschaufel 20 mit einem radialen Ende der ersten Luftschaufel 30 sowie eine zweite Luftschaufel 120 mit einem radialen Ende der zweiten Luftschaufel 130. Außerdem dargestellt sind weitere Luftschaufeln mit weiteren radialen Enden. 1 zeigt weiterhin eine Drehrichtung des Luftschaufelrades sowie eine Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 und eine Verlängerungsfläche der zweiten Luftschaufel 170. Dargestellt ist außerdem eine Umfangsrichtung 80 des Luftschaufelrades 10. In 1 shown is an air impeller 10 for transporting and / or compressing air. Shown is the air impeller 10 , a first air scoop 20 with a radial end of the first air blade 30 and a second air scoop 120 with a radial end of the second air vane 130 , Also shown are further air blades with other radial ends. 1 further shows a direction of rotation of the air impeller and an extension surface of the first air blade 70 and an extension surface of the second air blade 170 , Also shown is a circumferential direction 80 of the air impeller 10 ,

Die erste Luftschaufel 20 und die zweite Luftschaufel 120 sind mit einem dem radialen Ende der ersten Luftschaufel 30 und mit einem dem radialen Ende der zweiten Luftschaufel 130 gegenüberliegenden Ende an der Nabe 180 befestigt. Die erste Luftschaufel 20 ist am radialen Ende der ersten Luftschaufel 30 um die Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 verlängert. Bei der Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 handelt es sich um eine direkte Verlängerung der ersten Luftschaufel 20 entlang der Umfangsrichtung 80 des Luftschaufelrades 10. The first air scoop 20 and the second air scoop 120 are with a the radial end of the first air vane 30 and with a the radial end of the second air blade 130 opposite end at the hub 180 attached. The first air scoop 20 is at the radial end of the first air vane 30 around the extension surface of the first air scoop 70 extended. At the extension area of the first air scoop 70 it is a direct extension of the first air vane 20 along the circumferential direction 80 of the air impeller 10 ,

Bei einem Betrieb des Luftschaufelrades 10 zum Transport und/oder zum Verdichten von Luft wird das Luftschaufelrad entlang der Drehrichtung 50 gedreht. Luft wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an einem oberen Ende der ersten Schaufel 20 eingefangen und zu einem unteren Ende der ersten Schaufel 20 geführt, wobei die Luft in radialer Richtung aus dem Luftschaufelrad austritt. Die Luft tritt radial aus der Austrittsöffnung 200 aus. Die Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 verlängert die erste Luftschaufel 20 entlang der Umfangsrichtung 80 in eine der Drehrichtung 50 entgegenliegenden Richtung. Die zweite Luftschaufel 120 ist auf der Nabe 180 benachbart zur ersten Luftschaufel 20 befestigt. Die benachbarte Befestigung bedeutet, dass nach der Befestigung der ersten Luftschaufel 20 auf der Nabe 180 entlang der Umfangsrichtung 80 auf der Nabe 180 als nächste Luftschaufel die zweite Luftschaufel 120 folgt. Die erste Luftschaufel 20 und die zweite Luftschaufel 120 sind somit benachbart und die zweite Luftschaufel 120 ist die zu der ersten Luftschaufel 20 benachbarte Luftschaufel. Die Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 ist entlang der Umfangsrichtung 80 in entgegengesetzter Richtung zur Drehrichtung 50 bis zum radialen Ende der zweiten Luftschaufel 130 ausgedehnt. Die Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel und/oder die Verlängerungsfläche der zweiten Luftschaufel kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel stärker oder weniger weit entlang der Umfangsrichtung 80 ausgedehnt sein. During operation of the air impeller 10 For transport and / or compression of air, the air impeller is along the direction of rotation 50 turned. Air becomes in the present embodiment at an upper end of the first blade 20 captured and to a lower end of the first blade 20 guided, wherein the air exits in the radial direction of the air impeller. The air passes radially out of the outlet opening 200 out. The extension surface of the first air scoop 70 extends the first air scoop 20 along the circumferential direction 80 in one of the directions of rotation 50 opposite direction. The second air scoop 120 is on the hub 180 adjacent to the first air vane 20 attached. The adjacent attachment means that after fixing the first air vane 20 on the hub 180 along the circumferential direction 80 on the hub 180 as the next air scoop the second air scoop 120 follows. The first air scoop 20 and the second air scoop 120 are thus adjacent and the second air vane 120 That's the first air vane 20 adjacent air scoop. The extension surface of the first air scoop 70 is along the circumferential direction 80 in the opposite direction to the direction of rotation 50 to the radial end of the second air vane 130 extended. The extension surface of the first air blade and / or the extension surface of the second air blade may in a further embodiment, more or less along the circumferential direction 80 be extended.

Bei einem Drehen des Luftschaufelrades 10 entlang der Drehrichtung 50 wird Luft aus der Umgebung an der oberen Seite des Luftschaufelrades 10 eingefangen und durch die erste Luftschaufel und durch die weiteren Luftschaufeln zum unteren Ende des Luftschaufelrades 10 transportiert, wo die Luft in radialer Richtung austritt. Bei einer Bewegung des Luftschaufelrades 10 entlang der Drehrichtung 50 wird Luft, die sich in der Umgebung der Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 befindet und von der Nabe 180 des Luftschaufelrades 10 weiter entfernt ist, als das radiale Ende der ersten Luftschaufel vom Luftschaufelrad 10 radial nach außen weggedrückt. Durch die Bewegung der Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 und/oder der Verlängerungsfläche der zweiten Luftschaufel 170 wird die Luft, die sich zunächst nahe des radialen Endes der ersten Luftschaufel 30 und/oder nahe des radialen Endes der zweiten Luftschaufel 130 befindet, durch die Verlängerungsfläche der Luftschaufel von dem radialen Ende der Luftschaufel entlang der Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel und/oder entlang der Verlängerungsfläche der zweiten Luftschaufel 170 in radialer Richtung von dem Luftschaufelrad 10 hinweggedrückt. When turning the air impeller 10 along the direction of rotation 50 Air is released from the environment on the upper side of the air impeller 10 captured and through the first air scoop and through the other air blades to the lower end of the air impeller 10 transported, where the air exits in the radial direction. During a movement of the air impeller 10 along the direction of rotation 50 is air, which is in the vicinity of the extension surface of the first air vane 70 located and from the hub 180 of the air impeller 10 farther than the radial end of the first air vane from the air impeller 10 pushed away radially outwards. By moving the extension surface of the first air scoop 70 and / or the extension surface of the second air blade 170 is the air that is initially close to the radial end of the first air vane 30 and / or near the radial end of the second air vane 130 through the extension surface of the air vane from the radial end of the air vane along the extension surface of the first air vane and / or along the extension surface of the second air vane 170 in the radial direction of the air impeller 10 away depressed.

Durch das Hinwegdrücken der Luft in radialer Richtung kann das Luftschaufelrad 10 mit einem umfassenden Gehäuse ein Radialluftlager zur Lagerung des Luftschaufelrades 10 bilden. Das Luftschaufelrad 10 wird somit durch ein Radialluftlager gelagert, wobei das Radialluftlager auf einem durch Luftschaufeln des Luftschaufelrades gebildeten äußerem Umfang des Luftschaufelrades gebildet wird. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die erste Luftschaufel 20 derart geformt, dass die Luftschaufel 20 von einer Befestigung an der Nabe 180 zu einer Befestigung an einer Axialfläche 190 übergeht. Das radiale Ende der ersten Luftschaufel 30 verläuft demnach zu einem Teil parallel zu der Nabe 180 und zu einem Teil zu der Nabe 180. Das radiale Ende der ersten Luftschaufel 30 weist weiterhin einen Übergangsbereich zwischen dem parallelen Verlauf und dem senkrechten Verlauf auf.By pushing away the air in the radial direction, the air impeller 10 with a comprehensive housing a radial air bearing for the storage of the air impeller 10 form. The air impeller 10 is thus supported by a radial air bearing, wherein the radial air bearing is formed on a formed by air blades of the air impeller outer circumference of the air bladed wheel. In the in 1 illustrated embodiment, the first air blade 20 shaped so that the air scoop 20 from a fixture to the hub 180 for attachment to an axial surface 190 passes. The radial end of the first air vane 30 accordingly runs to a part parallel to the hub 180 and to a part to the hub 180 , The radial end of the first air vane 30 also has a transition region between the parallel course and the vertical course.

Die Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 folgt dem radialen Ende der ersten Luftschaufel. Ein erster Teil der Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 liegt deshalb weitestgehend parallel zu der Fläche der Nabe 180 Ein weiterer Teil der Verlängerungsfläche liegt weitestgehend senkrecht zu der Nabe 180. Der erste Teil der Verlängerungsfläche ist ausgebildet, Luft in radialer Richtung von der Nabe 180 hinwegzudrücken. Der erste Teil der Verlängerungsfläche kann somit mit einem umfassenden Gehäuse ein Radialluftlager bilden. Der zweite Teil der Verlängerungsfläche ist ausgebildet, Luft in axialer Richtung von der Verlängerungsfläche hinwegzudrücken. Der zweite Teil der Verlängerungsfläche kann somit mit einem umfassenden Gehäuse ein Axialluftlager bilden. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann somit durch die Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel und zusätzlich durch die Verlängerungsflächen der weitern Luftschaufeln ein Radialluftlager und gleichzeitig ein Axialluftlager ausgebildet werden.The extension surface of the first air scoop 70 follows the radial end of the first air blade. A first part of the extension area of the first air blade 70 is therefore largely parallel to the surface of the hub 180 Another part of the extension surface is largely perpendicular to the hub 180 , The first part of the extension surface is formed, air in the radial direction of the hub 180 away compress. The first part of the extension surface can thus form a radial bearing with a comprehensive housing. The second part of the extension surface is configured to push air in the axial direction away from the extension surface. The second part of the extension surface can thus form a Axialluftlager with a comprehensive housing. In the in 1 illustrated embodiment can thus be formed by the extension surface of the first air blade and additionally by the extension surfaces of the further air blades a radial air bearing and at the same time a Axialluftlager.

2 zeigt eine Schnittzeichnung des in 1 dargestellten Luftschaufelrades 10. 2 shows a sectional drawing of the in 1 illustrated air impeller 10 ,

Gleiche Merkmale wie in 1 sind in 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. 2 zeigt weiterhin ein das Luftschaufelrad 10 umfassendes Gehäuse 40 sowie einen sich verengenden Spalt 60 und ein Radialluftlager 110. Same features as in 1 are in 2 provided with the same reference numerals. 2 also shows the air impeller 10 comprehensive housing 40 and a narrowing gap 60 and a radial air bearing 110 ,

Das Luftschaufelrad 10 umfassende Gehäuse 40 umfasst das Luftschaufelrad 10 auf seinem Umfang. Der sich verengende Spalt 60 wird gebildet zwischen dem Gehäuse 40 und einer Verlängerungsfläche einer Luftschaufel, insbesondere zwischen dem Gehäuse 40 und der Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70. Eine Mehrzahl von verengenden Spalten zwischen den Verlängerungsflächen der Luftschaufeln und dem umfassenden Gehäuse 40 bilden das Radialluftlager 110. The air impeller 10 comprehensive housing 40 includes the air impeller 10 on its circumference. The narrowing gap 60 is formed between the housing 40 and an extension surface of an air vane, in particular between the housing 40 and the extension surface of the first air blade 70 , A plurality of narrowing gaps between the airfoil extension surfaces and the comprehensive housing 40 form the radial air bearing 110 ,

Der sich verengende Spalt 60 ergibt sich durch die Ausdehnung der Verlängerungsfläche 70 entlang der Umfangsrichtung 80 entgegen der Drehrichtung 50 dadurch, dass die Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 sich während ihrer Ausdehnung entlang der Umfangsrichtung 80 dem umfassenden Gehäuse 40 annähert. Die Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 ist entlang der Umfangsrichtung 80 ausgedehnt bis zur zweiten Luftschaufel 120. Die Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 endet oberhalb eines Ansatzpunktes der zweiten Luftschaufel 130 und oberhalb eines Ansatzpunktes der Verlängerungsfläche der zweiten Luftschaufel 170. Die Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 ist somit in Umfangsrichtung des Luftschaufelrades bis zu einer benachbarten Luftschaufel ausgedehnt, nämlich bis zur zweiten Luftschaufel 120.The narrowing gap 60 results from the extension of the extension surface 70 along the circumferential direction 80 contrary to the direction of rotation 50 in that the extension surface of the first air vane 70 during its extension along the circumferential direction 80 the comprehensive housing 40 approaches. The extension surface of the first air scoop 70 is along the circumferential direction 80 extended to the second air scoop 120 , The extension surface of the first air scoop 70 ends above a starting point of the second air blade 130 and above a point of attachment of the extension surface of the second air blade 170 , The extension surface of the first air scoop 70 is thus extended in the circumferential direction of the air impeller to an adjacent air vane, namely to the second air vane 120 ,

Bei einer Drehung des Luftschaufelrades 10 entlang der Drehrichtung 50 wird Luft, die sich auf der Innenseite des umfassenden Gehäuse 40 nahe des Randes des umfassenden Gehäuses 40 findet von der Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel bei einer Drehung des Luftschaufelrades entlang der Drehrichtung 50 mitgenommen. Die Luft wird durch den sich verengenden Spalt 60 zusammengedrückt und komprimiert. Auf dem sich durch die Kompression der Luft nahe dem Rand des umfassenden Gehäuse 40 bildenden Luftkissen lagert das Luftschaufelrad 10. Zusammenfassend handelt es sich bei der gegebenen Lagerung um das Luftlager 110.Upon rotation of the air impeller 10 along the direction of rotation 50 will air, which is on the inside of the comprehensive housing 40 near the edge of the comprehensive housing 40 finds from the extension surface of the first air blade with a rotation of the air impeller along the direction of rotation 50 taken. The air gets through the narrowing gap 60 squeezed and compressed. On the air by the compression of the air near the edge of the enclosure 40 forming air cushion stored the air impeller 10 , In summary, the given storage is the air bearing 110 ,

3 zeigt ein Schnittbild einer Weiterbildung des in 1 dargestellten Luftschaufelrades, wobei die Verlängerungsflächen der Luftschaufel mit der jeweils benachbarten Luftschaufel verbunden sind. 3 shows a sectional view of a further development of the 1 illustrated Luftschaufelrades, wherein the extension surfaces of the air vane are connected to the respective adjacent air vane.

In 3 dargestellt ist eine Schnittansicht des Luftschaufelrades 10 wie in 1 dargestellt. Gleiche Merkmale wurden mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen. 3 zeigt zusätzlich Räume 90 sowie ein Volumen 100. In 3 shown is a sectional view of the air impeller 10 as in 1 shown. Same features have been given the same reference numerals as in FIG 1 Mistake. 3 shows additional rooms 90 as well as a volume 100 ,

In der in 3 dargestellten Ausführungsform ist die Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 mit der Verlängerungsfläche der zweiten Luftschaufel 170 verbunden. Die Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70, die erste Luftschaufel 20 und die zweite Luftschaufel 120 bilden somit einen Raum 90 aus. Zwischen der Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 und dem das Luftschaufelrad 10 umfassenden Gehäuse 40 wird somit ein Volumen 100 ausgebildet. In gleicher Form werden zwischen den Verlängerungsflächen der Luftschaufeln und den Luftschaufeln des Luftschaufelrades 10 weitere Räume ausgebildet. In the in 3 illustrated embodiment, the extension surface of the first air blade 70 with the extension surface of the second air scoop 170 connected. The extension surface of the first air scoop 70 , the first air scoop 20 and the second air scoop 120 thus form one room 90 out. Between the extension surface of the first air scoop 70 and the air impeller 10 comprehensive housing 40 thus becomes a volume 100 educated. In the same way be between the extension surfaces of the air blades and the air blades of the air impeller 10 trained more rooms.

Bei einer Drehung des Luftschaufelrades 10 entlang der Umfangsrichtung 80 wird durch die erste Luftschaufel 20, die zweite Luftschaufel 120 und die weiteren Luftschaufeln Luft innerhalb der Räume entlang der Nabe und/oder in radialer Richtung transportiert und/oder verdichtet. Durch die Verbindung der Verlängerungsfläche der ersten Luftschaufel 70 mit der zweiten Luftschaufel 120, insbesondere mit dem radialen Ende der zweiten Luftschaufel 130, wird ein geschlossener Raum 90 geschaffen, wobei der Transport und/oder die Verdichtung der Luft innerhalb des geschlossenen Raumes 90 stattfindet. Bei einer Drehung des Luftschaufelrades 10 entlang der Umfangsrichtung 80 wird außerdem Luft, die sich im Volumen 100 befindet, durch den sich verengenden Spalt 60 entlang der Umfangsrichtung 80 des Luftschaufelrades 10 komprimiert. Durch die Kompression der sich im Volumen 100 befindenden Luft wird ein Luftkissen innerhalb des Volumens 100 ausgebildet, wobei das Luftkissen zur Lagerung des Luftschaufelrades 10 dient. In dem Volumen 110 wird somit das Luftlager 110 ausgebildet. Upon rotation of the air impeller 10 along the circumferential direction 80 gets through the first air scoop 20 , the second air scoop 120 and the further air blades transport and / or compress air within the spaces along the hub and / or in the radial direction. By connecting the extension surface of the first air scoop 70 with the second air scoop 120 , in particular with the radial end of the second air blade 130 , becomes a closed space 90 created, wherein the transport and / or compression of the air within the closed space 90 takes place. Upon rotation of the air impeller 10 along the circumferential direction 80 will also air, which is in volume 100 located, through the narrowing gap 60 along the circumferential direction 80 of the air impeller 10 compressed. Due to the compression of the volume 100 air is an air cushion within the volume 100 formed, wherein the air cushion for storing the Luftschaufelrades 10 serves. In the volume 110 thus becomes the air bearing 110 educated.

In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform ist das Luftschaufelrad 10 Teil eines Radialverdichters, wobei das Luftschaufelrad 10 als Turbinenrad und/oder als Verdichterrad des Radialverdichters genutzt werden kann. Das Gehäuse 40 als ist das Turbinengehäuse des Radialverdichters ausgebildet. In a further embodiment, not shown, the air impeller 10 Part of a centrifugal compressor, wherein the air impeller 10 can be used as a turbine wheel and / or as a compressor wheel of the centrifugal compressor. The housing 40 as the turbine housing of the centrifugal compressor is formed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 000008328100 U1 [0002]

Claims

Air impeller ( 10 ) for transporting and / or compressing air, characterized in that at least one air scoop ( 20 ) of the air impeller ( 10 ) at a radial end ( 30 ) the air scoop ( 20 ) is shaped to with a the air impeller ( 10 ) comprehensive housing ( 40 ) an air bearing ( 110 ), in particular a radial air bearing and / or an axial air bearing, for supporting the air impeller ( 10 ) to build.

Air impeller ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the at least one air scoop ( 20 ) is formed with the housing ( 40 ) at the radial end ( 30 ) the air scoop ( 20 ) one against a direction of rotation ( 50 ) of the air impeller ( 10 ) narrowing gap ( 60 ) to build.

Air impeller ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one air scoop ( 20 ) is formed, the narrowing gap ( 60 ) by an extension surface ( 70 ), wherein the extension surface ( 70 ) the air scoop ( 20 ) in a circumferential direction ( 80 ) of the air impeller ( 10 ) counter to the direction of rotation ( 50 ) of the air impeller ( 10 ) extended.

Air impeller ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the extension surface ( 70 ) the air scoop ( 20 ) in the circumferential direction ( 80 ) of the air impeller ( 10 ) at least up to an adjacent air vane ( 20 ) is extended.

Air impeller ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the extension surface ( 70 ) the air scoop ( 20 ) with the adjacent air scoop ( 20 ) connected is.

Device with an air impeller ( 10 ) according to one of the preceding claims and with an air impeller ( 10 ) comprehensive housing ( 40 )

Apparatus according to claim 6, characterized in that the air impeller ( 10 ) with the housing ( 40 ) an air bearing ( 110 ), in particular a radial air bearing and / or an axial air bearing, for supporting the air impeller ( 10 )

Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the extension surfaces ( 70 ) of the air blades with the housing ( 40 ) a volume ( 100 ), the volume ( 100 ) of rooms ( 90 ) between the air blades ( 20 ) is disconnected.

Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the device is designed as a radial compressor, wherein the air impeller ( 10 ) is designed as a turbine wheel and / or as a compressor wheel of the centrifugal compressor.

Method for supporting an air impeller, characterized in that the air impeller is supported by an air bearing, wherein the air bearing is formed on an outer periphery of the air impeller formed by air blades of the air impeller.