DE112013001507T5

DE112013001507T5 - Turboladerschaufel mit Umrisskantenstufe und Turbolader, der sie enthält

Info

Publication number: DE112013001507T5
Application number: DE112013001507.2T
Authority: DE
Inventors: David G. Grabowska; Stephanie Dextraze
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2015-03-19
Also published as: IN2014DN09484A; CN104204444B; US20150086395A1; CN104204444A; WO2013162874A1; KR20150003809A; RU2014145472A; KR101997627B1

Abstract

Ein Turbolader (5) umfasst ein Gehäuse (10), das ein Kompressor-Schaufelversteifungsband (14) und ein Turbinen-Schaufelversteifungsband (12) enthält. Der Turbolader (5) umfasst ferner ein Kompressorrad (18) und ein Turbinenrad (16). Das Kompressorrad (18) enthält eine Kompressornabe (44) und mehrere Kompressorschaufeln (45, 46), die sich radial von der Kompressornabe (44) erstrecken. Jede Kompressorschaufel (45, 46) enthält eine Vorderkante (50, 51), eine Hinterkante (52, 53) und eine Umrisskante (54, 55) des Kompressor-Schaufelversteifungsbandes, die sich dazwischen erstreckt. Das Turbinenrad (16) enthält eine Turbinennabe (24) und mehrere Turbinenschaufeln (26), die sich radial von der Turbinennabe (24) erstrecken. Jede Turbinenschaufel (26) enthält eine Vorderkante (30), eine Hinterkante (32) und eine Umrisskante (34) des Turbinen-Schaufelversteifungsbandes, die sich dazwischen erstreckt. Wenigstens eine der Kompressor- und Turbinenschaufeln (26, 45, 46) enthält eine Kantenstufe (40, 60, 61), die wenigstens entlang einem Abschnitt der entsprechenden Umrisskante des Kompressor- oder Turbinen-Schaufelversteifungsbandes ausgebildet ist.

Description

HINTERGRUND
Die heutigen Brennkraftmaschinen müssen immer strengeren Emissions- und Wirkungsgradstandards entsprechen, die von den Kunden und den staatlichen Regulierungsbehörden gefordert werden. Dementsprechend müssen die Hersteller von Kraftfahrzeugen und die Zulieferer einen großen Aufwand und bedeutendes Kapital beim Erforschen und Entwickeln einer Technik aufwenden, um den Betrieb der Brennkraftmaschine zu verbessern. Die Turbolader sind ein Bereich der Kraftmaschinenentwicklung, der von besonderem Interesse ist.
Ein Turbolader verwendet die Energie der Abgase, die normalerweise verschwendet würde, um eine Turbine anzutreiben. Die Turbine ist an einer Welle angebracht, die wiederum einen Kompressor antreibt. Die Turbine setzt die Wärme- und kinetische Energie des Abgases in Drehleistung um, die den Kompressor antreibt. Es ist die Aufgabe eines Turboladers, den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftmaschine durch das Vergrößern der Dichte der in die Kraftmaschine eintretenden Luft zu erhöhen. Der Kompressor saugt Umgebungsluft an und komprimiert sie in den Einlasskrümmer und schließlich in die Zylinder. Folglich tritt eine größere Luftmasse bei jedem Einlasstakt in die Zylinder ein.
Je effizienter die Turbine die Wärmeenergie der Abgase in Drehleistung umsetzen kann und je effizienter der Kompressor Luft in die Kraftmaschine schieben kann, desto effizienter ist die Gesamtleistung der Kraftmaschine. Dementsprechend ist es erwünscht, die Turbinen- und Kompressorräder so zu konstruieren, dass sie so effizient wie möglich sind. In den herkömmlichen Turbinen- und Kompressorkonstruktionen sind aufgrund der Turbulenz und der Undichtigkeit verschiedene Verluste inhärent.
Während herkömmliche Kompressor- und Turbinenkonstruktionen der Turbolader mit dem Ziel entwickelt worden sind, den Wirkungsgrad zu maximieren, gibt es immer noch einen Bedarf an weiteren Fortschritten des Kompressor- und Turbinenwirkungsgrads.
ZUSAMMENFASSUNG
Hier wird ein Turbolader-Kompressorrad bereitgestellt, das eine Nabe und mehrere Schaufeln enthält, die sich radial von der Nabe erstrecken. Jede Schaufel enthält eine Vorderkante, eine Hinterkante und eine Schaufelversteifungsband-Umrisskante, die sich dazwischen erstreckt. Wenigstens eine Schaufel enthält eine Kantenstufe, die wenigstens entlang einem Abschnitt der Schaufelversteifungsband-Umrisskante ausgebildet ist.
In bestimmten Aspekten der hier beschriebenen Technik ist die Kantenstufe entlang einem Großteil der Schaufelverstärkungs-Umrisskante ausgebildet, wobei die Kantenstufe auf der Druckseite der Schaufel angeordnet ist. Die Kantenstufe liegt in der Form eines Profils vor, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die eine Fase, eine Speiche, eine Wölbung und einen Falz umfasst. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Kantenstufe nicht durch beide Enden der Schaufelverstärkungs-Umrisskante.
Hier wird außerdem ein Turbolader-Turbinenrad bereitgestellt, das eine Nabe und mehrere Schaufeln enthält, die sich radial von der Nabe erstrecken, wobei jede Schaufel eine Vorderkante, eine Hinterkante und eine Schaufelversteifungsband-Umrisskante, die sich dazwischen erstreckt, enthält. Wenigstens eine Schaufel enthält eine Kantenstufe, die wenigstens entlang einem Abschnitt der Schaufelversteifungsband-Umrisskante ausgebildet ist.
Es wird außerdem ein Turbolader, der Schaufelversteifungsband-Umrisskantenstufen enthält, betrachtet. Folglich umfasst der Turbolader ein Gehäuse, das ein Kompressor-Schaufelversteifungsband und ein Turbinen-Schaufelversteifungsband enthält. Der Turbolader umfasst ferner ein Kompressorrad und ein Turbinenrad. Das Kompressorrad enthält eine Kompressornabe und mehrere Kompressorschaufeln, die sich radial von der Kompressornabe erstrecken. Jede Kompressornabe enthält eine Vorderkante, eine Hinterkante und eine Umrisskante des Kompressor-Schaufelversteifungsbandes, die sich dazwischen erstreckt. Das Turbinenrad enthält eine Turbinennabe und mehrere Turbinenschaufeln, die sich radial von der Turbinennabe erstrecken. Jede Turbinenschaufel enthält eine Vorderkante, eine Hinterkante und eine Umrisskante des Turbinen-Schaufelversteifungsbandes, die sich dazwischen erstreckt. Wenigstens eine der Kompressor- und Turbinenschaufeln enthält eine Kantenstufe, die wenigstens entlang einem Abschnitt der entsprechenden Umrisskante des Kompressor- oder Turbinen-Schaufelversteifungsbandes ausgebildet ist.
Diese und weitere Aspekte der Turbolader-Schaufel mit einer Umrisskantenstufe und des Turboladers, der dieselbe enthält, werden nach der Betrachtung der ausführlichen Beschreibung und der Figuren hierhin offensichtlich. Es ist jedoch selbstverständlich, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die Ansprüche bestimmt sein soll, wie sie ausgegeben werden, und nicht dadurch, ob der gegebene Gegenstand irgendeines oder alle Probleme behandelt, die im Hintergrund angegeben sind, oder irgendwelche Merkmale oder Aspekte enthält, die in dieser Zusammenfassung dargestellt sind.
ZEICHNUNGEN
Es werden nicht einschränkende und nicht erschöpfende Ausführungsformen der Turboladerschaufel mit der Umrisskantenstufe und des Turboladers, der dieselbe enthält, einschließlich der bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben, in denen sich gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten auf gleiche Teile beziehen, wenn es nicht anderweitig spezifiziert ist.
1 ist eine Seitenansicht im Querschnitt eines Turboladers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Turbinenrades gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform;
3 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht des in 2 gezeigten Turbinenrades;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Kompressorrads gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform;
5 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht des in 4 gezeigten Kompressorrads;
6 ist eine graphische Darstellung einer Seitenansicht, die eine der in 3 gezeigten Turbinenschaufeln repräsentiert;
7A–7D sind entlang der Linie 7-7 in 6 genommene teilweise Querschnitte der Turbinenschaufel, die unterschiedliche Kantenstufenkonfigurationen zeigen;
8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Grenzfläche eines Turbinenrades und der Innenfläche eines Turbinen-Schaufelversteifungsbandes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform repräsentiert;
9 ist eine perspektivische Ansicht, die die Grenzfläche zwischen einem Kompressorrad und der Innenseite eines Kompressor-Schaufelversteifungsbandes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform repräsentiert;
10 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Turbinenrad gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht, das Diskontinuitäten der Nabenoberfläche enthält;
11 ist eine entlang der Linien 11-11 in 10 genommene Seitenansicht im Querschnitt des Turbinenrades;
12 ist eine perspektivische Ansicht eines Turbinenrades gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform, die eine alternative Konfiguration der Oberflächendiskontinuitäten veranschaulicht;
13 ist eine perspektivische Ansicht eines Turbinenrades gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform, die eine weitere alternative Konfiguration der Oberflächendiskontinuitäten veranschaulicht; und
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Turbinenrades gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform, die eine noch weitere alternative Konfiguration der Oberflächendiskontinuitäten veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Ausführungsformen werden im Folgenden bezüglich der beigefügten Figuren ausführlicher beschrieben, die einen Teil hiervon bilden und die zur Veranschaulichung spezifische beispielhafte Ausführungsformen zeigen. Diese Ausführungsformen sind ausreichend ausführlich offenbart, um es den Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung zu praktizieren. Die Ausführungsformen können jedoch in vielen verschiedenen Formen implementiert werden und sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie auf die hier dargelegten Ausführungsformen eingeschränkt sind. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem einschränkenden Sinn zu nehmen.
Wie in 1 gezeigt ist, enthält der Turbolader 5 ein Lagergehäuse 10 mit einem Turbinen-Schaufelversteifungsband 12 und einem Kompressor-Schaufelversteifungsband 14, die daran angebracht sind. Das Turbinenrad 16 dreht sich innerhalb des Turbinen-Schaufelversteifungsbandes 12 in unmittelbarer Nähe der Innenfläche 20 des Turbinen-Schaufelversteifungsbandes. Ähnlich dreht sich das Kompressorrad 18 innerhalb des Kompressor-Schaufelversteifungsbandes 14 in unmittelbarer Nähe der Innenfläche 22 des Kompressor-Schaufelversteifungsbandes. Die Konstruktion des Turboladers 5 ist die eines typischen Turboladers, der in der Technik wohlbekannt ist. Der Turbolader 5 enthält jedoch verschiedene Verbesserungen des Wirkungsgrades, die hier vollständiger erklärt werden.
Wie in 2 gezeigt ist, enthält ein Turbinenrad 16 eine Nabe 24, von der sich mehrere Schaufeln 26 erstrecken. Jede Schaufel 26 enthält eine Vorderkante 30 und eine Hinterkante 32, zwischen denen sich eine Schaufelversteifungsband-Umrisskante 34 erstreckt. Die Schaufelversteifungsband-Umrisskante wird hier manchmal als die Spitze der Schaufel bezeichnet. In herkömmlichen Turbinenradkonfigurationen ist ein signifikanter Verlust des Turbinenwirkungsgrades aufgrund der Undichtigkeiten über der Spitze der Turbinenschaufeln zurückzuführen. Die Physik der Strömung zwischen den Turbinenschaufeln führt dazu, dass eine Oberfläche der Schaufel (die Druckseite 36) einem hohen Druck ausgesetzt ist, während die andere Seite (die Ansaugseite 38) einem niedrigen Druck ausgesetzt ist (siehe 3). Dieser Druckunterschied führt zu einer Kraft auf die Schaufel, die verursacht, dass sich das Turbinenrad dreht. Abermals in 1 ist ersichtlich, dass sich die Schaufelversteifungsband-Umrisskante 34 in unmittelbarer Nähe der Innenfläche 20 des Turbinen-Schaufelversteifungsbandes befindet und dadurch eine Lücke zwischen ihnen ausgebildet ist. Diese Bereiche hohen und niedrigen Drucks verursachen, dass sich eine Sekundärströmung von der Druckseite 36 der Turbinenschaufel durch die Lücke zwischen der Spitze 34 der Turbinenschaufel und der Innenfläche 20 des Turbinen-Schaufelversteifungsbandes zur Ansaugseite 38 bewegt. Diese Sekundärströmung ist ein Verlust für das Gesamtsystem und ist eine Belastung für den Turbinenwirkungsgrad. Im Idealfall würde es keine Lücke zwischen der Spitze und dem Schaufelversteifungsband geben, wobei aber eine Lücke notwendig ist, um zu verhindern, dass die Spitze an dem Schaufelversteifungsband reibt, und um der Wärmeausdehnung und der Zentrifugalbelastung auf die Turbinenschaufeln, die verursachen, dass die Schaufeln radial größer werden, Rechnung zu tragen.
In dieser Ausführungsform enthalten die Turbinenschaufeln 26 jedoch eine Kantenstufe 40, die entlang der Spitze oder der Schaufelversteifungsband-Umrisskante 34 ausgebildet ist. Wenn sich die Strömung durch die Lücke bewegt, erzeugt in diesem Fall die Kantenstufe 40 einen Hochdruckbereich in der Kantenstufe (bezüglich der Druckseite 36), der verursacht, dass die Strömung stockt. Außerdem verursacht der Hochdruckbereich, dass die Strömung über die Lücke gedrosselt wird, wobei dadurch die Durchflussmenge begrenzt wird. Deshalb wird die Sekundärströmung verringert, was den Wirkungsgrad der Turbine erhöht. Wie in 3 erkannt werden kann, verläuft in diesem Fall die Kantenstufe 40 entlang einem Großteil der Schaufelversteifungsband-Umrisskante 34, ohne sich über die Enden der Kante der Schaufel hinaus zu erstrecken. Dies erzeugt eine Tasche oder eine Mulde, die ferner wirkt, um einen relativen Druck in der Kantenstufe zu erzeugen.
Ferner ist in 6 die Kantenstufe 40 schematisch entlang der Schaufelversteifungsband-Umrisskante 34 gezeigt. Der Querschnitt der Schaufel 26, der in 7A gezeigt ist, veranschaulicht die Profilkonfiguration der Kantenstufe 40. In diesem Fall ist die Kantenstufe als eine Wölbung mit einem inneren Radius gezeigt. Obwohl die Kantenstufe hier in der Form einer Wölbung gezeigt ist, könnte sie als eine Fase, eine Speiche oder ein Falz ausgebildet sein, wie jeweils in den 7B–7D gezeigt ist. Wie in den 7A–7D angegeben ist, ist die Kantenstufe 40 in der Druckseite 36 der Schaufel 26 ausgebildet. Das verbleibende Kantenmaterial der Schaufelversteifungsband-Umrisskante ist als die Dicke t in den 7A–7D dargestellt. Es ist festgestellt worden, dass das Minimieren der Dicke t der verbleibenden Spitze verursacht, dass die Strömung schneller gedrosselt wird. Die Dicke t kann als ein Prozentsatz der Schaufeldicke ausgedrückt werden. Die Dicke t sollte z. B. kleiner als 75% der Schaufeldicke und vorzugsweise kleiner als 50% der Schaufeldicke sein. Die minimale Dicke wird jedoch schließlich durch die Technik, die verwendet wird, um die Kantenstufe zu erzeugen, bestimmt. Die Stufe kann in der Kante der Schaufel maschinell hergestellt oder in der Kante der Schaufel gebildet werden. Dementsprechend ist die Kantenstufe eine kosteneffektive Lösung, um den Wirkungsgrad der Turbinen- und Kompressorräder zu erhöhen.
In den 4 und 5 kann erkannt werden, dass die Schaufeln 45 und 46 des Kompressorrads 18 außerdem mit den Kantenstufen 61 bzw. 60 ausgebildet sein können. In diesem Fall enthält das Kompressorrad 18 eine Nabe 44, von der sich mehrere Schaufeln 46 radial erstrecken, wobei mehrere kleinere Schaufeln 45 dazwischen angeordnet sind. In 5 enthält jede Schaufel 46 eine Vorderkante 50, eine Hinterkante 52 und eine Umrisskante 54 des Kompressor-Schaufelversteifungsbandes, die sich dazwischen erstreckt. Auf ähnliche Weise enthalten die kleineren Schaufeln 45 eine Vorderkante 51, eine Hinterkante 53 und eine Schaufelversteifungsband-Umrisskante 55, die sich dazwischen erstreckt. Die Kantenstufen 61 und 60 erstrecken sich entlang einem Großteil ihrer jeweiligen Schaufelversteifungsband-Umrisskanten. Wie bei den Schaufeln des Turbinenrades sind die Kantenstufen entlang der Druckseite der Schaufel ausgebildet. Folglich sind in dem Fall der Kompressorschaufeln die Kantenstufen 60 und 61 auf der Druckseite 56 ausgebildet, wie in 5 gezeigt ist. Ähnlich zu den Kantenstufen der Turbinenschaufeln verringern die Kantenstufen der Kompressorschaufeln die Strömung von der Druckseite 56 zur Ansaugseite 58, wobei sie dadurch den Wirkungsgrad des Kompressorrades erhöhen.
Eine weitere Weise, um die Strömung von der Druckseite zur Ansaugseite der Turbinen- und Kompressorschaufeln des Turboladers zu unterbrechen, ist in den 8 und 9 gezeigt. Wie in 8 gezeigt ist, enthält die Innenfläche 20 des Turbinen-Schaufelversteifungsbandes mehrere Nuten 70, die sich bezüglich der Schaufelversteifungsband-Umrisskanten 36 der Turbinenschaufeln 26 kreuzweise erstrecken. Deshalb erstrecken sich die Nuten in einem Winkel G bezüglich der Achse A des Turbinenrades 16. Der Winkel G ist auf die Anzahl der Schaufeln an dem Kompressor- oder Turbinenrad bezogen. In einer Ausführungsform ist der Winkel G z. B. so eingestellt, dass die Nuten nicht mehr als zwei benachbarte Schaufeln kreuzen. In diesem Fall besitzen die Nuten einen rechteckigen Querschnitt, wobei sie eine Breite w und eine Tiefe d aufweisen. Als ein Beispiel kann die Breite von etwa 0,5 bis 2 mm reichen, während die Tiefe von etwa 0,5 bis 3 mm reichen kann. Die Nuten erstrecken sich bogenförmig vom Einlassbereich 74 zum Ausstoßbereich 76 der Oberfläche 20 des Schaufelversteifungsbandes. Wie erkannt werden kann, sind die Nuten in Umfangsrichtung um die Oberfläche des Schaufelversteifungsbandes in einem Abstand S gleich beabstandet. In anderen Ausführungsformen kann der Zwischenraum jedoch von Nut zu Nut variieren. Der Abstand S besitzt ähnlich zum Winkel G insofern eine Einschränkung, als der Zwischenraum durch die Anzahl der Schaufeln begrenzt ist. Als ein Beispiel kann S dadurch eingeschränkt sein, dass nicht mehr als 15 Nuten vorhanden sind, die eine einzige Schaufel kreuzen.
In 9 enthält die Oberfläche 22 des Kompressor-Schaufelversteifungsbandes außerdem mehrere Nuten 72, die in der Innenfläche 22 des Kompressor-Schaufelversteifungsbandes 14 ausgebildet sind. Die Nuten 72 erstrecken sich kreuzweise bezüglich der Schaufelversteifungsband-Umrisskanten 54 und 55 der Schaufeln 46 bzw. 45. In diesem Fall erstrecken sich die Nuten bogenförmig vom Einlassbereich 73 zum Ausstoßbereich 77 der Oberfläche 22 des Schaufelversteifungsbandes. Während hier gezeigt ist, dass die Nuten 70 und 72 rechteckige Querschnitte aufweisen, können andere Querschnitte ebenso funktionieren, wie z. B. runde oder V-förmige Querschnitte. Da die Schaufelversteifungsband-Umrisskante jeder Schaufel an den kreuzweise orientierten Nuten vorbeigeht, wird eine Strömung über die Spitze oder die Schaufelversteifungsband-Umrisskante durch die in den Nuten erzeugte Turbulenz unterbrochen (zum Stagnieren gebracht).
Als eine noch weitere Weise, um den Wirkungsgrad der Turbinen- und Kompressorräder zu erhöhen, können die Räder eine Oberflächendiskontinuität um die Nabe enthalten. Wie in den 10–14 gezeigt ist, kann das Turbinenrad eine Oberflächendiskontinuität enthalten, die um die Nabe des Turbinenrads ausgebildet ist, um der Begrenzungsschicht einer Fluidströmung, die der Nabe zugeordnet ist, Energie zu verleihen. 10 veranschaulicht z. B. eine beispielhafte Ausführungsform eines Turbinenrades 116, das eine Nabe 124 mit einem Paar sich in Umfangsrichtung erstreckender Rippen 135 aufweist, die betriebsfähig sind, um einer Begrenzungsschicht einer Fluidströmung F, die der Nabe 124 zugeordnet ist, Energie zuzuführen. Die Schaufeln 126 sind um die Turbinennabe 124 in Umfangsrichtung beabstandet, wobei sich eine Nabenoberfläche 125 zwischen benachbarten Schaufeln erstreckt. Jede Oberfläche 125 enthält wenigstens eine Oberflächendiskontinuität, in diesem Fall in der Form der Rippen 135. Wie in 11 gezeigt ist, gibt der Querschnitt der Nabe eine konkave Außenfläche 125 an, die sich zwischen jeder Schaufel erstreckt, wobei die Oberflächendiskontinuität oder die Rippen 135 davon vorstehen. In diesem Fall wirken die Rippen, um die Strömung F über jede Rippe zu beschleunigen und dadurch der Begrenzungsschicht der Fluidströmung, die der Nabe zugeordnet ist, Energie zuzuführen, um die Bildung der Wirbel zu unterbrechen, die den Turbinenwirkungsgrad beeinflussen. 12 veranschaulicht ein Turbinenrad 216 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. In diesem Fall enthält das Turbinenrad 216 eine Nabe 224 mit mehreren Schaufeln 226, die sich radial davon erstrecken. Eine Nabenoberfläche 225 erstreckt sich zwischen jeder benachbarten Turbinenschaufel 226. In diesem Fall liegen die Oberflächendiskontinuitäten in der Form mehrerer Erhebungen 235 vor. Diese Erhebungen könnten in der Form von Höckern, Scheiben, Rippen, Dreiecken usw. vorliegen. Wie in den 13 und 14 gezeigt ist, enthalten die Turbinenräder Oberflächendiskontinuitäten in der Form von Vertiefungen oder Nuten. 13 veranschaulicht z. B. eine Nabenoberfläche 325, die sich zwischen benachbarten Turbinenschaufeln 326 erstreckt und mehrere Oberflächendiskontinuitäten in der Form von Vertiefungen 335 enthält. Die Vertiefungen 335 können zu jenen ähnlich sein, die an einem Golfball zu finden sind. In 14 enthält das Turbinenrad 416 eine Nabe 424 mit den Nabenoberflächen 425, die sich zwischen benachbarten Schaufeln 426 erstrecken. In diesem Fall liegen die Oberflächendiskontinuitäten in der Form von Nuten 435 vor, die sich in Umfangsrichtung um die Nabe 424 erstrecken.
Dementsprechend sind die Kompressor- und Turbinenräder eines Turboladers mit einem gewissen Grad der Besonderheit, der auf die beispielhaften Ausführungsformen gerichtet ist, beschrieben worden. Es sollte jedoch erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung durch die folgenden Ansprüche definiert ist, die angesichts des Standes der Technik ausgelegt werden, so dass Modifikationen oder Änderungen an den beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den hier enthaltenen erfinderischen Konzepten abzuweichen.

Claims

Turbolader-Kompressorrad (18), das Folgendes umfasst: eine Nabe (44); und mehrere Schaufeln (45, 46), die sich radial von der Nabe (44) erstrecken, wobei jede Schaufel eine Vorderkante (50, 51), eine Hinterkante (52, 53) und eine Schaufelversteifungsband-Umrisskante (54, 55), die sich dazwischen erstreckt, enthält; wobei wenigstens eine Schaufel (45, 46) eine Kantenstufe (60, 61) enthält, die wenigstens entlang einem Abschnitt der Schaufelversteifungsband-Umrisskante (54, 55) ausgebildet ist.
Turbolader-Kompressorrad (18) nach Anspruch 1, wobei die Kantenstufe (60, 61) entlang einem Großteil der Schaufelversteifungsband-Umrisskante (54, 55) ausgebildet ist.
Turbolader-Kompressorrad (18) nach Anspruch 1, wobei die Kantenstufe (60, 61) auf der Druckseite (56) der Schaufel (45, 46) angeordnet ist.
Turbolader-Kompressorrad (18) nach Anspruch 1, wobei die Kantenstufe (60, 61) in der Form eines Profils vorliegt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die eine Fase, eine Speiche, eine Wölbung und einen Falz umfasst.
Turbolader-Kompressorrad (18) nach Anspruch 1, wobei sich die Kantenstufe (60, 61) nicht durch beide Enden der Schaufelversteifungsband-Umrisskante (54, 55) erstreckt.
Turbolader-Turbinenrad (16), das Folgendes umfasst: eine Nabe (24); und mehrere Schaufeln (26), die sich radial von der Nabe (24) erstrecken, wobei jede Schaufel (26) eine Vorderkante (30), eine Hinterkante (32) und eine Schaufelversteifungsband-Umrisskante (34), die sich dazwischen erstreckt, enthält; und wobei wenigstens eine Schaufel (26) eine Kantenstufe (40) enthält, die wenigstens entlang einem Abschnitt der Schaufelversteifungsband-Umrisskante (34) ausgebildet ist.
Turbolader-Turbinenrad (16) nach Anspruch 6, wobei die Kantenstufe (40) entlang einem Großteil der Schaufelversteifungsband-Umrisskante (34) ausgebildet ist.
Turbolader-Turbinenrad (16) nach Anspruch 6, wobei die Kantenstufe (40) auf der Druckseite der Schaufel (26) angeordnet ist.
Turbolader-Turbinenrad (16) nach Anspruch 6, wobei die Kantenstufe (40) in der Form eines Profils vorliegt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die eine Fase, eine Speiche, eine Wölbung und einen Falz umfasst.
Turbolader-Turbinenrad (16) nach Anspruch 6, wobei sich die Kantenstufe (40) nicht durch beide Enden der Schaufelversteifungsband-Umrisskante (34) erstreckt.
Turbolader (5), der Folgendes umfasst: ein Gehäuse (10), das ein Kompressor-Schaufelversteifungsband (14) und ein Turbinen-Schaufelversteifungsband (12) enthält, ein Kompressorrad (18), das Folgendes enthält: eine Kompressornabe (44); und mehrere Kompressorschaufeln (45, 46), die sich radial von der Kompressornabe erstrecken, wobei jede Kompressorschaufel (45, 46) eine Vorderkante (50, 51), eine Hinterkante (52, 53) und eine Umrisskante (54, 55), die sich dazwischen erstreckt, enthält; ein Turbinenrad (16), das Folgendes umfasst: eine Turbinennabe (24); und mehrere Turbinenschaufeln (26), die sich radial von der Turbinennabe (24) erstrecken, wobei jede Turbinenschaufel (26) eine Vorderkante (30), eine Hinterkante (32) und eine Umrisskante (34) des Turbinen-Schaufelversteifungsbandes, die sich dazwischen erstreckt, enthält; und wobei wenigstens eine der Kompressor- und Turbinenschaufeln (26, 45, 46) eine Kantenstufe (40, 60, 61) enthält, die wenigstens entlang einem Abschnitt der entsprechenden Umrisskante (34, 54, 55) des Kompressor- oder Turbinen-Schaufelversteifungsbandes ausgebildet ist.
Turbolader (5) nach Anspruch 11, wobei die Kantenstufe (40, 60, 61) entlang einem Großteil der entsprechenden Umrisskante (34, 54, 55) des Kompressor- oder Turbinen-Schaufelversteifungsbandes ausgebildet ist.
Turbolader (5) nach Anspruch 11, wobei die Kantenstufe (40, 60, 61) auf der Druckseite (36, 56) der Schaufel (26, 45, 46) angeordnet ist.
Turbolader (5) nach Anspruch 11, wobei die Kantenstufe (40, 60, 61) in der Form eines Profils vorliegt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die eine Fase, eine Speiche, eine Wölbung und einen Falz umfasst.
Turbolader (5) nach Anspruch 11, wobei sich die Kantenstufe (40, 60, 61) nicht durch beide Enden der Schaufelversteifungsband-Umrisskante (34, 54, 55) erstreckt.