DE102014000183B4

DE102014000183B4 - Verfahren zur Bildung eines Impellers mit einer durch eine Vielzahl an Linien und einen solchen Impeller definierten Form

Info

Publication number: DE102014000183B4
Application number: DE102014000183.0A
Authority: DE
Inventors: Kazuya Ohta; Satoru Kawai
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2014-01-02
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2034-01-03
Also published as: DE102014000183A1; CN103912519B; US20140193268A1; JP2014134115A; CN103912519A; US9416664B2; JP5612136B2

Abstract

Verfahren zum Erstellen eines Impellers (10) mit einer Nabe (5) auf der Nabenoberfläche, auf der eine Vielzahl an Schaufeln (34) vorgesehen sind, wobei das Verfahren zum Erstellen eines Impellers umfasst • einen Schritt der Vorbereitung einer Nabe, • einen ersten Kurvendefinitionsschritt, der eine erste Nabenoberflächenkurve (12), die sich entlang einer Nabenoberfläche der Nabe erstreckt, und eine erste Hüllflächenkurve (11), die sich entlang einer Hüllfläche einer zu bildenden Schaufel erstreckt, an einer Basisendseite der Nabe definiert, wobei ein Liniensegment, das ein oberes Ende der ersten Nabenoberflächenkurve und ein oberes Ende der ersten Hüllflächenkurve verbindet, vertikal zu einer Nabenachse ist; • einen ersten Bildungsteilschritt, der jeden von in gleichen Abständen liegenden Orte der ersten Nabenoberflächenkurve und der ersten Hüllflächenkurve durch eine erste Gruppe von Linien (13) verbindet, um einen ersten Teil (14) der zu bildenden Schaufel zu bilden, • einen zweiten Kurvendefinitionsschritt, der eine zweite Nabenoberflächenkurve (22), die sich entlang einer Nabenoberfläche der Nabe erstreckt und sich mit der ersten Nabenoberflächenkurve verbindet, und eine zweite Hüllflächenkurve (21), die sich entlang der Hüllfläche erstreckt und sich mit der ersten Hüllflächenkurve verbindet, an einer distalen Endseite der Nabe definiert, wobei ein Liniensegment, das ein unteres Ende der zweiten Nabenflächenkurve und ein unteres Ende der zweiten Hüllflächenkurve verbindet, vertikal zu der Nabenachse verläuft; • einen zweiten Bildungsteilschritt, der jeden der in gleichen Abständen liegenden Orte der zweiten Nabenoberflächenkurve und der zweiten Hüllflächenkurve durch eine zweite Gruppe von Linien (23) verbindet, um einen zweiten Teil (24) der zu bildenden Schaufel zu bilden, • einen einzelnen Schaufelerstellungsschritt, der den ersten Teil und den zweiten Teil koppelt, um eine einzelne Schaufel zu bilden, und • einen mehrfachen Schaufelerstellungsschritt, der den ersten und zweiten Kurvendefinitionsschritt zur Bildung der Schaufel wiederholt, um eine Vielzahl an Schaufeln an einer Nabenoberfläche der Nabe anzuordnen.

Description

Hintergrund Der Erfindung
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Impellers (Flügelrads), der in einem Kompressor und Gebläse usw. verwendet wird, und einen Impeller, der durch solch ein Verfahren gebildet wird.
2. Beschreibung der verwandten Technik
In einem Kompressor und Gebläse usw. wird ein Impeller (Flügelrad) mit einer Vielzahl an Schaufeln bzw. Flügeln verwendet, die an einer Nabe befestigt sind. Allgemein sind diese Schaufeln durch Verbindungskurven dargestellt, die sich entlang einer Nabenoberfläche erstrecken, und durch Kurven, die sich entlang einer Hüllfläche durch eine Vielzahl an geraden Linien erstrecken.
7A ist eine perspektivische Ansicht eines Impellers zur Erklärung einer allgemeinen Technik zur Darstellung einer Schaufel. Um das Verständnis zu erleichtern, zeigt 7A nur eine einzelne Schaufel 4.
Zunächst werden eine Kurve 2, die sich entlang der Nabenoberfläche erstreckt, und eine Kurve 1, die sich entlang der Hüllfläche erstreckt, definiert. Dann wird jede dieser Kurven 1, 2 in eine vorgegebene Anzahl von gleichen Intervallen bzw. Abschnitten unterteilt. Danach werden die unterteilten Stellen der Kurven 1, 2 durch eine Vielzahl an geraden Linien verbunden. Dadurch wird eine Schaufel 4 gebildet (siehe 7B, die eine Ansicht entlang des Meridians von der Schaufel ist, die in 7A gezeigt wird).
Durch den Einsatz einer solchen Technik ist es möglich, das Erstellen einer Schaufel zu vereinfachen. Ferner zeigen die japanische Patentveröffentlichung Nr. JP H08 254198 A , 6, und die japanische Gebrauchsmusterschrift Nr. JP 2541819 Y2 , 3, ähnlich gebildete Schaufeln.
In dieser Hinsicht ist, wie aus 7B ersichtlich ist, bei der Verwendung der obengenannten Technik, um eine Schaufel darzustellen, die Kurve 2, die sich entlang der Nabenoberfläche erstreckt länger als die Kurve 1, die sich entlang der Hüllfläche erstreckt. In dieser Hinsicht ist 7C ein Querschnitt des Impellers durch die Ebene A der 7A. Die Ebene A erstreckt sich in vertikaler Richtung in Bezug auf die Achse der Nabe 5. Wie in 7C gezeigt, ist der Querschnitt der Schaufel 4 beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn gekrümmt.
Wenn jedoch eine Schaufel mit einem Querschnitt einer im Wesentlichen geraden Form erforderlich ist, erfüllt eine Schaufel mit einem Querschnitt einer gekrümmten Form die geforderte Leistung nicht. In einem solchen Fall ist es notwendig, die Kurve 2, die sich entlang der Nabe erstreckt, und die Kurve 1, die sich entlang der Hüllfläche erstreckt, wieder neu zu definieren. Diese Arbeit ist kompliziert und erfordert sehr viel Zeit.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung einer solchen Situation gemacht und sieht die Bereitstellung eines Verfahrens zum Erstellen eines Impellers als ihre Aufgabe, das die leichte Herstellung eines Hochleistungsimpellers ermöglicht, was durch eine Schaufel mit einem Querschnitt einer im Wesentlichen geraden Form und einen Impeller, der durch solch ein Verfahren gebildet wird, bereitgestellt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Um die obengenannte Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Bildung eines Impellers vorgesehen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1

• mit einem zweiten Kurvendefinitionsschritt, der eine zweite Nabenoberflächenkurve, die sich entlang einer Nabenoberfläche der Nabe erstreckt und die eine Verbindung mit der ersten Nabenoberflächenkurve herstellt, und eine zweite Hüllflächenkurve, die sich entlang der Hüllfläche erstreckt und eine Verbindung mit der ersten Hüllflächenkurve herstellt, an einer distalen Endseite der Nabe definiert,
• einem zweiten Bildungsteilschritt, der die zweite Nabenoberflächenkurve und die zweite Hüllflächenkurve durch eine zweite Gruppe von Linien verbindet, um einen zweiten Teil der zu bildenden Schaufel zu bilden,
• mit einem einzelnen Schaufelerstellungsschritt, der den ersten Tell und den zweiten Teil N; erbindet, um eine einzelne Schaufel zu erstellen,
• und einem mehrfachen Schaufelerstellungsschritt, der den ersten Kurvendefinitionsschritt zum Schaufelerstellungsschritt wiederholt, um eine Vielzahl an Schaufeln an der Nabenoberfläche der Nabe anzuordnen.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird der erste Aspekt vorgesehen, wobei das Verfahren ferner einen Erstellungsschritt für kurze Schaufeln umfasst, der eine Vielzahl an kurzen Schaufeln vorsieht, die kürzer als die Schaufel an der Nabenoberfläche der Nabe sind, und wobei der erste Teil der Schaufel eine Form aufweist, die mit den kurzen Schaufeln übereinstimmt.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Impeller vorgesehen, der durch ein Verfahren des ersten und zweiten Aspekts gebildet wird.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Impeller vorgesehen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4.
Gemäß einem fünften Aspekt wird der vierte Aspekt vorgesehen, wobei der Impeller ferner eine Vielzahl an kurzen Schaufeln umfasst, die kürzer als die Schaufel sind und die zwischen benachbarten Schaufeln angeordnet werden, und wobei der erste Teil der Schaufel eine Form aufweist, die der der kurzen Schaufeln entspricht.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die detaillierte Beschreibung typischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung klarer, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt werden.
Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
1A ist eine erste perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1B ist eine zweite perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1C ist eine Ansicht auf eine Meridianebene eines ersten Teils, der in 1A gezeigt wird.
1D ist eine Ansicht auf eine Meridianebene eines zweiten Teils, der in 1B gezeigt wird.
1E ist eine dritte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1F ist eine Ansicht auf eine Meridianebene einer Schaufel, die in 1E gezeigt wird.
1G ist eine Querschnittsansicht eines Impellers entlang einer Ebene A von 1E.
2 ist eine erste perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3A ist eine zweite perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3B ist eine dritte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3C ist eine vierte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3D ist eine fünfte perspektivische Ansicht einer Impellers basierend auf einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3E ist eine sechste perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3F ist eine siebte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine erste perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5A ist eine zweite perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5B ist eine dritte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5C ist eine vierte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5D ist eine fünfte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5E ist eine sechste perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5F ist eine siebte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5G ist eine achte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5H ist eine neunte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5I ist eine zehnte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Durchflussverhältnis und einem Wirkungsgrad zeigt.
7A ist eine perspektivische Ansicht eines Impellers zur Erklärung des allgemeinen Verfahrens, das eine Schaufel darstellt.
7B ist eine Ansicht auf eine Meridianebene einer Schaufel, die in 7A gezeigt wird.
7C ist eine Querschnittsansicht eines Impeller auf eine Ebene A von 7A.
Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt. In den folgenden Figuren sind ähnlichen Elemente die gleichen Bezugszeichen zugeordnet. Um das Verständnis zu erleichtern, sind diese Figuren in entsprechender Weise im Maßstab verändert.
1A ist eine erste perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Impeller der vorliegenden Erfindung wird in einem Kompressor und Gebläse usw. verwendet. In 1A wird die Nabe 5 des Impellers in einem Zustand mit der Achse in vertikaler Richtung ausgerichtet vorbereitet. Ferner wird an der Nabenoberfläche der Nabe 5 ein erster Teil 14 einer der Schaufeln gezeigt. Der erste Teil 14 ist ein Teil einer Schaufel, der an der Basisendseite der Nabe 5 angeordnet wird.
Wie in der Figur gezeigt, werden die zwei Randteile des ersten Teils 14 durch eine erste Nabenoberflächenkurve 12, die sich entlang einer Nabenoberfläche erstreckt, und eine erste Hüllflächenkurve 11, die sich entlang einer Hüllfläche einer Schaufel erstreckt, definiert. In 1A ist ein Liniensegment, das ein oberes Ende der ersten Nabenoberflächenkurve 12 und ein oberes Ende der ersten Hüllflächenkurve 11 verbindet, vorzugsweise vertikal zur Achse der Nabe 5. Beachten Sie, dass ein Liniensegment, das ein unteres Ende der ersten Nabenoberflächenkurve 12 und ein unteres Ende der Hüllflächenkurve 11 verbindet, nicht vertikal zur Achse der Nabe 5 sein muss.
1B ist eine zweite perspektivische Ansicht eines Impellers, basierend auf einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1B, an der Nabenoberfläche der Nabe 5, wird ein zweiter Teil 24, der mit dem ersten Teil 14 von 1A zu verbinden ist, gezeigt. Der zweite Teil 24 ist ein Teil der Schaufel, der an einer distalen Endseite der Nabe 5 angeordnet wird. In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden der erste Teil 14 und der zweite Teil 24 eine einzelne Schaufel.
Wie in der Figur gezeigt, werden zwei Randteile des zweiten Teils 24 durch eine zweite Nabenoberflächenkurve 22, die sich entlang einer Nabenoberfläche erstreckt, und durch eine zweite Hüllflächenkurve 21, die sich entlang einer Hüllfläche einer Schaufel erstreckt, definiert. In 1B ist ein Liniensegment, das das untere Ende der zweiten Nabenoberflächenkurve 22 und das untere Ende der zweiten Hüllflächenkurve 21 verbindet, vorzugsweise vertikal zur Achse der Nabe 5. Beachten Sie, dass ein Liniensegment, das ein oberes Ende der zweiten Nabenoberflächenkurve 22 und ein oberes Ende der zweiten Hüllflächenkurve 21 verbindet, nicht vertikal zur Achse der Nabe 5 sein muss.
1C und 1D sind die Ansichten auf eine Meridianebene eines ersten Teils 14 und eines zweiten Teils 24, die auch in 1A und in 1C gezeigt werden. Wie in 1C gezeigt, wird jeweils die erste Hüllflächenkurve 11 und die erste Nabenoberflächenkurve 12 in eine vorgegebene Anzahl von gleichen Intervallen (Abschnitten) unterteilt. Ferner wird jede unterteilte Stelle der ersten Hüllflächenkurve 11 und der ersten Nabenoberflächenkurve 12 durch eine Vielzahl an Linien 13 verbunden. Ferner werden die unterteilten Stellen der zweiten Hüllflächenkurve 21 und der zweiten Nabenoberflächenkurve 22 in 1D auf die gleiche Weise durch eine Vielzahl an Linien 23 verbunden.
Die Anzahl der Linien in der Gruppe der Linien 13 von 1C ist geringer als die Anzahl der Linien in der Gruppe der Linien 23 von 1D. Jedoch kann die Anzahl der Linien in der Gruppe der Linien 13 größer als die Anzahl der Linien in der Gruppe der Linien 23 sein. Ferner kann die Anzahl der Linien in der Gruppe der Linien 13, 23 einander gleich sein. Natürlich ist klar, dass je höher die Anzahl der Linien in der Gruppe der Linien 13, 23 ist, umso genauer die Schaufel gebildet werden kann.
1E ist eine dritte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1E sind der erste Teil 14 und der zweite Teil 24 miteinander verbunden. Ferner ist 1F eine Ansicht auf eine Meridianebene einer Schaufel, die in 1E gezeigt wird. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, bilden der erste Teil 14 und der zweite Teil 24 eine einzelne Schaufel 34. Auf diese Weise wird in der vorliegenden Erfindung, beim Bilden einer einzelnen Schaufel, die Schaufel im Voraus in einen ersten Teil 14 und einen zweiten Teil 24 in axialer Richtung unterteilt, dann werden dieser erste Teil 14 und dieser zweite Teil 24 verbunden.
Wie in 1E und 1F gesehen werden kann, wird die Schaufel 34 durch das obere Ende des ersten Teils 14 und das untere Ende des zweiten Teils 24 gebildet, wobei sie glatt miteinander verbunden werden. Mit anderen Worten werden die erste Hüllflächenkurve 11 und die zweite Hüllflächenkurve 21 sowie die erste Nabenoberflächenkurve 12 und die zweite Nabenoberflächenkurve 22 in ihren Maßen determiniert, sodass die Schaufel 34 gebildet werden kann.
Danach werden andere Schaufeln 34 der gleichen Form in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung an der Nabenoberfläche der Nabe 5 angeordnet. Die Technik zur Bildung der anderen Schaufeln 34 ist ähnlich der oben erläuterten. Auf diese Weise wird ein Impeller 10 in der ersten Ausführungsform gebildet.
1G ist eine Querschnittsansicht eines Impellers entlang der Ebene A von 1E. Wie aus 1E ersichtlich ist, durchschneidet die Ebene A den zweiten Teil 24 angrenzend am Grenzteil zwischen dem ersten Teil 14 und dem zweiten Teil 24. In 1F hat der Querschnitt der Schaufel 34 eine im Wesentlichen gerade Form, die sich in radialer Richtung erstreckt. Mit anderen Worten ist es in der vorliegenden Erfindung möglich, eine Schaufel 34 mit einem Querschnitt einer im Wesentlichen geraden Form in einer Richtung vertikal zur Achse der Nabe auf einfache Weise zu bilden. Eine solche Form der Schaufel 34 erfüllt die vorgegebene erforderliche Leistung, sodass sie nicht neu geformt werden muss. Daher ist es möglich, eine solche Form der Schaufel 34 in extrem kurzer Zeit zu erstellen.
In einer Ausführungsform entspricht die Kurve, die erste Nabenoberflächenkurve 12 und die zweite Nabenoberflächenkurve 22 umfassend, der gleichen Form und Länge wie die Kurve 2 in 7A, während die Kurve, die erste Hüllflächenkurve 11 und die zweite Hüllflächenkurve 21 in 1G umfassend, der gleichen Form und Länge wie die Kurve 1 in 7A entspricht. Auch in solch einem Fall wird der Querschnitt der Schaufel 34 zu einer geraden Form. Solch eine Schaufelform kann auf einfache Weise erstellt werden.
In der vorliegenden Erfindung werden der erste Teil 14 und der zweite Teil 24 getrennt gebildet, dann werden diese beiden Teile kombiniert, um die Schaufel 34 zu bilden. Demnach ist es möglich, auch dann, wenn die Form relativ komplex ist, die Schaufel 34 auf einfache Weise zu bilden. Ferner ist es verständlich, dass solch eine Technik extrem vorteilhaft beim Zeichnen eines Impellers am Computerbildschirm ist.
Außerdem ist bei der tatsächlichen Bearbeitung der Schaufel, wenn die Kurven 11, 12 etc. durch die Gruppe der Linien 13 etc. verbunden werden, das Werkzeug so hergestellt, dass es sich parallel zu den Linien der Gruppe der Linien 13 bewegt. Deshalb ist das Verbinden der Kurven 11, 12 etc. durch die Gruppe der Linien 13 etc. besonders vorteilhaft, wenn eine Schaufel durch eine NC-Bearbeitung hergestellt wird.
2 ist eine erste perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Impeller 10, der in 2 gezeigt wird, wird mit einer Vielzahl an langen Schaufeln 64 und einer Vielzahl an kurzen Schaufeln 74, die kürzer als die langen Schaufeln 64 sind, an der Nabenoberfläche der Nabe 5 versehen. Wie in 2 ersichtlich ist, werden diese langen Schaufeln 64 und die kurzen Schaufeln 74 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet. Ferner erstrecken sich die langen Schaufeln 64 im Allgemeinen vom Basisende zum distalen Ende der Nabe 5, während sich die kurzen Schaufeln 74 vom Basisende der Nabe 5 zur Mitte der Nabe 5 erstrecken.
3A bis 3F sind eine zweite bis siebte perspektivische Ansicht eine Impellers basierend auf einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend wird das Verfahren zur Bildung eines Impellers 10 gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme dieser Figuren erläutert.
Zuerst wird, wie in 3A gezeigt, ein erster Teil 44 einer langen Schaufel erstellt. Der erste Teil 44 ist ein Teil einer langen Schaufel 64, der an der Basisendseite der Nabe 5 positioniert wird. Wie oben erläutert, werden eine erste Nabenoberflächenkurve 42, die sich entlang einer Nabenoberfläche erstreckt, und eine erste Hüllflächenkurve 41, die sich entlang einer Hüllfläche der langen Schaufel erstreckt, definiert. Dann werden diese erste Hüllflächenkurve 41 und diese erste Nabenoberflächenkurve 42, wie oben erläutert, durch eine Vielzahl an Gruppen von Linien 43 verbunden.
Ferner wird, wie in 3B gezeigt, ein zweiter Teil 54 der gleichen langen Schaufel 64 gebildet. Der zweite Teil 54 ist ein Teil der langen Schaufel 64, der am distalen Ende der Nabe 5 positioniert wird. Mit anderen Worten werden, wie in 3B gesehen werden kann, eine zweite Nabenoberflächenkurve 52, die sich entlang der Nabenoberfläche erstreckt, und eine zweite Hüllflächenkurve 51, die sich entlang der Hüllfläche der langen Schaufel erstreckt, definiert. Ferner werden diese zweite Hüllflächenkurve 51 und diese zweite Nabenoberflächenkurve 52, wie oben erläutert, durch einen Vielzahl an Gruppen von Linien 53 verbunden.
Danach werden, wie in 3C gezeigt, der erste Teil 44 und der zweite Teil 54 miteinander verbunden. Wie aus 3C ersichtlich ist, werden die erste Hüllflächenkurve 41 und die zweite Hüllflächenkurve 51 nahtlos miteinander verbunden, und die erste Nabenoberflächenkurve 42 und die zweite Nabenoberflächenkurve 52 werden nahtlos miteinander verbunden. Mit anderen Worten sind der erste Teil 44 und der zweite Teil 54 in ihren Maßen so bestimmt, dass sie nahtlos miteinander verbunden werden. Auf diese Weise wird, wie in 3D gezeigt, eine einzelne lange Schaufel 64 gebildet.
Dann wird eine kurze Schaufel 74 geformt. Wie aus 3E ersichtlich ist, werden eine Nabenoberflächenkurve 72 der kurzen Schaufel 74, die sich entlang der Nabenoberfläche erstreckt, und eine Hüllflächenkurve 71, die sich entlang der Hüllfläche der kurzen Schaufel erstreckt, definiert. Ferner werden diese Hüllflächenkurve 71 und diese Nabenoberflächenkurve 72, wie oben erklärt, durch eine Vielzahl an Gruppen von Linien 73 verbunden.
Dann wird, wie in 3F gezeigt, die kurze Schaufel 74 an der Nabenoberfläche der Nabe 5 zusammen mit der langen Schaufel 64 angeordnet. Wie in 3F ersichtlich ist, wird das obere Ende der kurzen Schaufel 74 im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie der Grenzteil zwischen dem ersten Teil 44 und dem zweiten Teil 54 der langen Schaufel 64 positioniert. Mit anderen Worten wird der erste Teil 44 der langen Schaufel 64 basierend auf den Maßen der kurzen Schaufel 74 gebildet. Ferner kann die Form des ersten Teils 44 der langen Schaufel 64 auch nicht vollständig der Form der kurzen Schaufel 74 entsprechen.
Danach werden weitere lange Schaufeln 64 und weitere kurze Schaufeln 74 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung an der Nabenoberfläche der Nabe 5 angeordnet. Die Technik zur Erstellung der weiteren langen Schaufeln 64 und der weiteren kurzen Schaufeln 74 ist ähnlich der oben erläuterten. Auf diese Weise wird, wie in 2 gezeigt, ein Impeller 10 gemäß der zweiten Ausführungsform erstellt. In solch einem Fall ist es ebenso möglich, vorteilhafte Effekte zu erhalten, ähnlich den oben erläuterten. Ferner ist es verständlich, dass dann, wenn beim Herstellen der Formen der ersten Teile 44 der langen Schaufel 64 sie den Formen der kurzen Schaufeln 74 entsprechen, es möglich ist, einen Impeller 10 einer komplizierten Form gemäß einer zweiten Ausführungsform schnell und auf einfache Weise zu bilden.
Darüber hinaus ist 4 eine erste perspektivische Ansicht eines Impellers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Impeller 10, der in 4 gezeigt wird, wird mit einer Vielzahl an langen Schaufeln 114 und einer Vielzahl an kurzen Schaufeln 144, die kürzer als die langen Schaufeln 114 sind, in eine Richtung entlang der Nabenoberfläche an der Nabenoberfläche der Nabe 5 versehen. Wie in 4 ersichtlich ist, werden diese langen Schaufeln 114 und diese kurzen Schaufeln 144 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet. Ferner erstrecken sich die langen Schaufeln 114 im Allgemeinen von dem Basisende zu dem distalen Ende der Nabe 5, während sich die kurzen Schaufeln 144 von dem Basisende der Nabe 5 zur Mitte der Nabe 5 erstrecken.
5A bis 5I sind eine zweite bis zehnte perspektivische Ansicht eines Impellers basierend auf einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend wird die Technik zur Bildung des Impellers 10 der dritten Ausführungsform unter Bezugnahme dieser Figuren erläutert.
Zuerst wird, wie in 5A gezeigt, ein erster Teil 84 einer langen Schaufel 114 erstellt. Der erste Teil 84 ist ein Teil einer langen Schaufel 114, der an einer Basisendseite der Nabe 5 positioniert wird. Wie oben erläutert werden eine erste Nabenoberflächenkurve 82, die sich entlang einer Nabenoberfläche erstreckt, und eine erste Hüllflächenkurve 81 definiert, die sich entlang einer Hüllfläche einer langen Schaufel erstreckt. Dann werden diese erste Hüllflächenkurve 81 und diese erste Nabenoberflächenkurve wie oben erläutert durch eine Vielzahl an Gruppen von Linien 83 verbunden.
Ferner wird, wie in 5B gezeigt, ein zweiter Teil 94 der gleichen langen Schaufel 114 gebildet. Der zweite Teil 94 ist der Teil, der mit dem ersten Teil 84 der langen Schaufel 114 verbunden wird und zwischen dem später erläuterten dritten Teil 104 und dem ersten Teil 84 angeordnet wird. Wie in 5B ersichtlich ist, werden eine zweite Nabenoberflächenkurve 92, die sich entlang einer Nabenoberfläche erstreckt, und eine zweite Hüllflächenkurve 91, die sich entlang einer Hüllfläche der langen Schaufel erstreckt, definiert. Ferner werden diese zweite Hüllflächenkurve 91 und die zweite Nabenoberflächenkurve 92 wie oben erklärt durch eine Vielzahl an Gruppen von Linien 93 verbunden.
Ferner wird, wie in 5C gezeigt, ein dritter Teil 104 der gleichen langen Schaufel 114 gebildet. In der dritten Ausführungsform ist der dritte Teil 104 ein Teil der langen Schaufel 114, der an der distalen Endseite der Nabe 5 positioniert wird. Mit anderen Worten werden, wie in 5C ersichtlich ist, eine dritte Nabenoberflächenkurve 102, die sich entlang der Nabenoberfläche erstreckt, und eine dritte Hüllflächenkurve 101 definiert, die sich entlang der Hüllfläche der langen Schaufel erstreckt. Ferner sind diese dritte Hüllflächenkurve 101 und diese dritte Nabenoberflächenkurve 102 wie oben erläutert durch eine Vielzahl an Gruppen von Linien 103 verbunden.
Danach werden, wie in 5D gezeigt, der erste Teil 84, der zweite Teil 94 und der dritte Teil 104 miteinander verbunden. Wie in 5D ersichtlich ist, werden die erste Hüllflächenkurve 81, die zweite Hüllflächenkurve 91 und die dritte Hüllflächenkurve 101 nahtlos miteinander verbunden, und die erste Nabenoberflächenkurve 82, die zweite Nabenoberflächenkurve 92 und die dritte Nabenoberflächenkurve 102 werden nahtlos miteinander verbunden. Mit anderen Worten sind der erste Teil 84, der zweite Teil 94 und der dritte Teil 104 in ihren Maßen so bestimmt, dass sie nahtlos miteinander verbunden werden können. Wie in 5E gezeigt, wird auf diese Weise eine einzelne Schaufel 114 gebildet.
Dann wird, wie in 5F gezeigt, ein erster Teil 124 einer kurzen Schaufel 144 gebildet. Der erste Teil 124 ist ein Teil von einer kurzen Schaufel 144, der an der Basisendseite der Nabe 5 positioniert wird. Wie oben erläutert, werden eine erste Nabenoberflächenkurve 122, die sich entlang einer Nabenoberfläche erstreckt, und eine erste Hüllflächenkurve 121 definiert, die sich entlang einer Hüllfläche einer kurzen Schaufel erstreckt. Dann werden diese erste Hüllflächenkurve 121 und diese erste Nabenoberflächenkurve 122 wie oben erläutert durch eine Vielzahl an Gruppen von Linien 123 verbunden.
Ferner wird, wie in 5G gezeigt, ein zweiter Teil 132 der gleichen kurzen Schaufel 144 gebildet. Der zweite Teil 134 ist ein Teil, der mit dem ersten Teil 124 der kurzen Schaufel 144 verbunden wird. Wie aus 5G ersichtlich wird, werden eine zweite Nabenoberflächenkurve 132, die sich entlang der Nabenoberfläche erstreckt, und eine zweite Hüllflächenkurve 131 definiert, die sich entlang der Hüllfläche der kurzen Schaufel erstreckt. Ferner sind diese zweite Hüllflächenkurve 131 und die zweite Nabenoberflächenkurve 132 wie oben erläutert durch eine Vielzahl an Gruppen von Linien 133 verbunden.
Danach werden, wie in 5H gezeigt, der erste Teil 124 und der zweite Teil 134 miteinander verbunden. Wie aus 5H ersichtlich wird, werden die erste Hüllflächenkurve 121 und die zweite Hüllflächenkurve 131 nahtlos miteinander verbunden, während die erste Nabenoberflächenkurve 122 und die zweite Nabenoberflächenkurve 132 auch nahtlos miteinander verbunden werden. Mit anderen Worten sind der erste Teil 124 und der zweite Teil 132 in ihren Maßen so bestimmt, dass sie nahtlos miteinander verbunden werden können. Wie in 5H gezeigt, wird eine einzelne kurze Schaufel 144 gebildet.
Danach wird, wie in 5I gezeigt, die kurze Schaufel 144 an der Nabenoberfläche der Nabe 5 zusammen mit der langen Schaufel 114 angeordnet. Wie aus 5I ersichtlich ist, wird das obere Ende der kurzen Schaufel 144 im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie der Grenzteil des zweiten Teils 94 und des dritten Teils 104 der langen Schaufel 114 positioniert. Mit anderen Worten werden der erste Teil 84 und der zweite Teil 94 der langen Schaufel 114 basierend auf den Maßen der kurzen Schaufel 144 gebildet.
Ferner können die Formen des ersten Teils 84 und des zweiten Teils 94 der langen Schaufel 114 auch vollständig den Formen des ersten Teils 124 und des zweiten Teils 134 der kurzen Schaufel 144 entsprechen. In diesem Fall wird der Grenzteil des ersten Teils 84 und des zweiten Teils 94 der langen Schaufel 114 im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie der Grenzteil zwischen dem ersten Teil 124 und den zweiten Teil 134 der kurzen Schaufel 144 positioniert.
Danach werden weitere lange Schaufeln 114 und weitere kurze Schaufeln 144 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung an der Nabenoberfläche der Nabe 5 angeordnet. Die Technik zur Bildung der anderen langen Schaufeln 114 und anderen kurzen Schaufeln 144 ist ähnlich der oben erläuterten. Wie in 4 gezeigt, wird auf diese Weise der Impeller 10 in der dritten Ausführungsform gebildet.
In solch einem Fall ist es auch möglich, vorteilhafte Effekte zu erhalten, ähnlich den oben erläuterten. Ferner ist es verständlich, dass dann, wenn beim Herstellen der Formen des ersten Teils 84 und des zweiten Teils 94 der langen Schaufel 114 die Formen des ersten Teils 124 und des zweiten Teils 134 der kurzen Schaufel 144 entsprechen, es möglich ist, einen Impeller 10 einer komplizierten Form in der dritten Ausführungsform zu bilden.
In dieser Hinsicht ist 6 eine Ansicht, die das Verhältnis von Durchflussverhältnis und Wirkungsgrad zeigt. In 6 zeigt die Abzisse das Durchflussverhältnis des Impellers, während die Ordinate den Wirkungsgrad zeigt. Ferner zeigt die gestrichelte Linie X0 in 6 das Verhalten eines Impellers vor der angewandten Technik, währen die durchgehende Linie X1 das Verhalten des Impellers 10 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie aus 6 ersichtlich wird, wurde bekannt, dass der Wirkungsgrad des Impellers 10 sogar höher als der Wirkungsgrad des Impellers gemäß dem Stand der Technik wird. Deshalb ist der Impeller der vorliegenden Erfindung, der eine Schaufel mit einem Querschnitt von einer im Wesentlichen geraden Form hat, vorteilhaft im Vergleich zu dem Impeller gemäß dem Stand der Technik. In der vorliegenden Erfindung ist es einfach, solch einen Hochleistungsimpeller wie oben erläutert zu bilden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß dem ersten, dritten und vierten Aspekt ist es möglich, einen Impeller auf einfache Weise zu erstellen, der mit einer Schaufel mit einem Querschnitt von einer im Wesentlichen geraden Form vorgesehen ist, der vertikal zur Achse der Nabe ist.
Gemäß dem zweiten und fünften Aspekt kann der Impeller leicht erstellt werden.
Typische Ausführungsformen wurden benutzt, um die vorliegende Erfindung zu erklären, aber ein Fachmann auf diesem Gebiet würde verstehen, dass die obengenannten Änderungen und verschiedene andere Änderungen, Weglassungen und Hinzufügungen gemacht werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Erstellen eines Impellers (10) mit einer Nabe (5) auf der Nabenoberfläche, auf der eine Vielzahl an Schaufeln (34) vorgesehen sind, wobei das Verfahren zum Erstellen eines Impellers umfasst • einen Schritt der Vorbereitung einer Nabe, • einen ersten Kurvendefinitionsschritt, der eine erste Nabenoberflächenkurve (12), die sich entlang einer Nabenoberfläche der Nabe erstreckt, und eine erste Hüllflächenkurve (11), die sich entlang einer Hüllfläche einer zu bildenden Schaufel erstreckt, an einer Basisendseite der Nabe definiert, wobei ein Liniensegment, das ein oberes Ende der ersten Nabenoberflächenkurve und ein oberes Ende der ersten Hüllflächenkurve verbindet, vertikal zu einer Nabenachse ist; • einen ersten Bildungsteilschritt, der jeden von in gleichen Abständen liegenden Orte der ersten Nabenoberflächenkurve und der ersten Hüllflächenkurve durch eine erste Gruppe von Linien (13) verbindet, um einen ersten Teil (14) der zu bildenden Schaufel zu bilden, • einen zweiten Kurvendefinitionsschritt, der eine zweite Nabenoberflächenkurve (22), die sich entlang einer Nabenoberfläche der Nabe erstreckt und sich mit der ersten Nabenoberflächenkurve verbindet, und eine zweite Hüllflächenkurve (21), die sich entlang der Hüllfläche erstreckt und sich mit der ersten Hüllflächenkurve verbindet, an einer distalen Endseite der Nabe definiert, wobei ein Liniensegment, das ein unteres Ende der zweiten Nabenflächenkurve und ein unteres Ende der zweiten Hüllflächenkurve verbindet, vertikal zu der Nabenachse verläuft; • einen zweiten Bildungsteilschritt, der jeden der in gleichen Abständen liegenden Orte der zweiten Nabenoberflächenkurve und der zweiten Hüllflächenkurve durch eine zweite Gruppe von Linien (23) verbindet, um einen zweiten Teil (24) der zu bildenden Schaufel zu bilden, • einen einzelnen Schaufelerstellungsschritt, der den ersten Teil und den zweiten Teil koppelt, um eine einzelne Schaufel zu bilden, und • einen mehrfachen Schaufelerstellungsschritt, der den ersten und zweiten Kurvendefinitionsschritt zur Bildung der Schaufel wiederholt, um eine Vielzahl an Schaufeln an einer Nabenoberfläche der Nabe anzuordnen.
Verfahren zum Erstellen eines Impellers gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner einen kurzen Schaufelerstellungsschritt umfasst, der eine Vielzahl an kurzen Schaufeln (74) vorsieht, die kürzer sind, als die Schaufel an der Nabenoberfläche der Nabe und wobei der erste Teil der Schaufel eine Form hat, die der kurzen Schaufeln entspricht.
Impeller, der durch ein Verfahren zum Erstellen gemäß Anspruch 1 oder 2 gebildet ist.
Impeller (10) mit einer Nabe (5) an der Nabenoberfläche, auf der eine Vielzahl an Schaufeln (34) vorgesehen sind, wobei jede der Schaufeln einen ersten Teil (14), der an der Basisendseite der Nabe positioniert wird, und einen zweiten Teil (24), der an einer distalen Endseite der die Nabe positioniert wird, umfasst, wobei der erste Teil durch die Verbindung von jedem der in gleichen Abständen angeordneten Orte der ersten Nabenoberflächenkurve (12), die sich entlang einer Nabenoberfläche der Nabe erstreckt, und der ersten Hüllflächenkurve (11), die sich entlang einer Hüllfläche der Schaufel erstreckt, durch eine erste Gruppe von Linien (13) gebildet wird, wobei ein Liniensegment, das ein oberes Ende der ersten Nabenoberflächenkurve und ein oberes Ende der ersten Hüllflächenkurve verbindet, vertikal zu einer Nabenachse verläuft; und wobei der zweite Teil durch die Verbindung von jeden der in gleichen Abständen angeordneten Orten einer zweiten Nabenoberflächenkurve (22), die sich entlang einer Nabenoberfläche der Nabe erstreckt und mit der ersten Nabenoberfläche verbindet, und einer zweiten Hüllflächenkurve (21), die sich entlang der Hüllfläche erstreckt und sich mit der ersten Hüllflächenkurve verbindet, durch eine zweite Gruppe von Linien (23) gebildet wird, wobei ein Liniensegment, das ein unteres Ende der zweiten Nabenoberflächenkurve und ein unteres Ende der zweiten Hüllflächenkurve verbindet, vertikal zu der Achse der Nabe verläuft.
Impeller nach Anspruch 4, wobei der Impeller ferner eine Vielzahl an kurzen Schaufeln (74) umfasst, die kürzer sind als die Schaufeln und die zwischen den benachbarten Schaufeln angeordnet werden, und wobei der erste Teil der Schaufel eine Form hat, die der der kurzen Schaufeln entspricht.