DE19513508A1 - Verdichter - Google Patents
VerdichterInfo
- Publication number
- DE19513508A1 DE19513508A1 DE19513508A DE19513508A DE19513508A1 DE 19513508 A1 DE19513508 A1 DE 19513508A1 DE 19513508 A DE19513508 A DE 19513508A DE 19513508 A DE19513508 A DE 19513508A DE 19513508 A1 DE19513508 A1 DE 19513508A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- blades
- hub
- compressor
- compressor according
- thermoplastic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/38—Blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/02—Selection of particular materials
- F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
- F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/40—Organic materials
- F05D2300/43—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
- F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verdichter für gasförmige
Fluide gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Schrift EP O 593 797 A1 ist ein Verdichter bekannt,
der für die Verdichtung eines gasförmigen Mediums vorgesehen
ist. Der Verdichter weist ein Verdichterrad auf mit
angeformten Laufschaufeln, die auf der Seite, auf der das
gasförmige Medium eintritt, mit einer Ummantelung versehen
sind. Die Ummantelung ist mit den Enden aller Laufschaufeln
verbunden. Die Ummantelung erstreckt sich nicht über die
gesamte Länge der Laufschaufeln. In dem Bereich, in dem die
Laufschaufeln mechanisch am höchsten belastet sind, ist
keine Ummantelung vorgesehen, welche Vibrationen derselben
verhindern oder zumindest etwas abdämpfen könnte.
Aus der Patentschrift CH 675 279 ist ein Verdichterrad für
einen Verdichter bekannt, welches aus einem Metall gefertigt
ist, wobei dessen Laufschaufeln einstückig an die Nabe des
Verdichterrads angeformt sind. Ein derartiges Verdichterrad
wird in der Regel aus dem Vollen herausgearbeitet mit Hilfe
von aufwendigen spanabhebenden Verfahren. Dieses
Verdichterrad weist eine vergleichsweise große Masse auf,
für deren Antrieb eine vergleichsweise große Energie
aufgewendet werden muß.
Ferner sind Verdichter bekannt, die einstückig aus
Kunststoff gespritzte Verdichterräder aufweisen. Diese
Verdichterräder sind zum Teil mit einer Faserverstärkung
versehen, allerdings erlauben die bisher üblichen
Herstellungsverfahren nur eine Verstärkung mit sogenannten
Kurzfasern. Derartig ausgebildete Verdichterräder können nur
für Umfangsgeschwindigkeiten bis maximal 400 m/sec und für
Betriebstemperaturen bis maximal 200°C eingesetzt werden,
da die Verstärkung mit Kurzfasern keine höheren Belastungen
zuläßt.
Die Erfindung, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen
gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Verdichter zu
schaffen, welcher ein aus einem Kunststoff gefertigtes
Verdichterrad aufweist und welcher trotzdem für
vergleichsweise hohe Betriebstemperaturen geeignet ist.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu
sehen, daß die Betriebstemperatur und die Drehzahl des
Verdichters und damit sein Wirkungsgrad gegenüber
Verdichtern, die mit konventionellen Verdichterrädern aus
Kunststoff ausgerüstet sind, wesentlich erhöht ist. Es sind
nun Betriebstemperaturen bis etwa 280°C möglich und
Umfangsgeschwindigkeiten von 660 m/sec.
Das Verdichterrad weist eine geringere Masse auf und es
läßt sich vergleichsweise einfach aus verschiedenen
Einzelteilen zusammenbauen. Bei einer besonders bevorzugten
Ausführungsform des Lüfterrades wird für die Herstellung der
Nabe ein vorgefertigtes, kohlenstoffaserverstärktes
Thermoplastband verwendet. Bei diesem Thermoplastband ist
die Ausrichtung der es verstärkenden Endlosfasern stets
optimal gewährleistet, so daß eine vergleichsweise gute
Festigkeit der Nabe auch bei diesen vergleichsweise hohen
Betriebstemperaturen und Umfangsgeschwindigkeiten
gewährleistet ist. Dank der vergleichsweise geringen Masse
des Verdichterrads weist es auch ein kleines Trägheitsmoment
auf, so daß der Verdichter beim Anfahren in vorteilhaft
kurzer Zeit die erforderliche Betriebsdrehzahl erreicht und
somit sehr schnell voll wirksam ist.
Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände
der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren
Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung, welche
lediglich einen möglichen Ausführungsweg darstellt, näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen ersten Teilschnitt durch einen Verdichter mit
einer ersten Ausführungsform eines Verdichterrads,
Fig. 2 einen zweiten Teilschnitt durch die erste
Ausführungsform des Verdichterrads,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch einen Verdichter mit einer
zweiten Ausführungsform eines Verdichterrads,
Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine erste Ausführungsform
einer Laufschaufel eines Verdichterrads, und
Fig. 5 einen Teilschnitt durch eine zweite Ausführungsform
einer Laufschaufel eines Verdichterrads.
Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen
Bezugszeichen versehen. Alle für das unmittelbare Verständ
nis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind nicht
dargestellt.
Die Fig. 1 zeigt einen schematisch dargestellten Teilschnitt
durch ein Verdichterrad 1, welches für die Verdichtung eines
gasförmigen Fluids vorgesehen ist. Das Verdichterrad 1 weist
eine Nabe 2 auf, die aus einem Kunststoff gefertigt ist,
vorzugsweise aus einem mit Endlosfasern verstärkten
thermoplastischen Material. Die Nabe 2 ist auf einer aus
Metall gefertigten Hülse 3 befestigt, und ist gegen
Verdrehen und gegen axiales Verrutschen gesichert. Die Nabe
2 und die Hülse 3 weisen eine gemeinsame Achse 4 auf, welche
die Drehachse des Verdichterrads 1 darstellt. Die Hülse 3
weist eine zentrale Bohrung auf, die für die Aufnahme und
Befestigung der nicht dargestellten Welle des Verdichterrads
1 vorgesehen ist. Auf der der Achse 4 abgewandten Seite der
Nabe 2 sind Laufschaufeln 5 befestigt. Zwischen den
Laufschaufeln 5 und dem nicht dargestellten, das
Verdichterrad 1 einschließenden Gehäuse des Verdichters
sind nicht bezeichnete Strömungskanäle vorgesehen, in welche
das gasförmige Medium einströmt und in welchen es auf
bekannte Art beschleunigt und dadurch verdichtet wird.
Die Nabe 2 wurde aus einem vorgefertigten, mit Endlosfasern
verstärkten Kunststoffband gewickelt. Als Kunststoff eignen
sich in diesem Fall besonders temperaturfeste Thermoplaste,
und für die Verstärkung werden Kohlenstoffasern verwendet.
Die Nabe 2 wurde auf einer der Innenkontur der Nabe 2
entsprechenden Lehre so gewickelt, daß die Kohlenstoffasern
in Umfangsrichtung angeordnet sind, was eine besonders hohe
Festigkeit der Nabe 2 in dieser Richtung zur Folge hat,
wodurch vergleichsweise große Drehzahlen des Verdichterrads
1 und damit vergleichsweise große Wirkungsgrade des
Verdichters möglich werden. Während des Wickelns wurde das
thermoplastische Material des Bandes kurzzeitig erhitzt und
mit der jeweils vorher aufgebrachten Lage des Bandes
verschmolzen. Besonders eignet sich für diese gezielte und
dosierte kurzfristige Erhitzung ein Laser. Derartige
Thermoplast-Wickelverfahren unter Ausnutzung von Lasern als
Energiequelle sind bekannt. Nach dem Abschluß des
Wickelvorgangs wurde die so vorgefertigte Nabe 2 von der
Lehre abgenommen und definitiv fertig bearbeitet.
Insbesondere mußte die Öffnung für die Aufnahme der Hülse 3
nachgearbeitet werden und zudem mußte die äußere
Oberfläche der Nabe 2 geglättet werden, um sie als Auflage
und Klebefläche für die Befestigung der vorgefertigten
Laufschaufeln 5 einsetzen zu können.
Die Laufschaufeln 5 weisen jeweils eine strömungsgünstig
ausgebildete Eintrittskante 6 auf, die auf der
Eintrittsseite des gasförmigen Mediums in den Strömungskanal
des Verdichters liegt. An der anderen Seite des
Strömungskanals, bezogen auf die Strömung des gasförmigen
Mediums stromabwärts, liegt jeweils die Austrittskante 7 der
Laufschaufeln 5. Die Laufschaufeln 5 werden aus mehreren
vorgefertigten, ebenfalls mit Endlosfasern verstärkten
Teilen zusammengefügt, wie dies in den Fig. 4 und 5
schematisch dargestellt ist. Auf diese Figuren wird
nachfolgend eingegangen. Die Laufschaufeln 5 weisen als
Basis jeweils eine Fußplatte 8 auf. Die der Oberfläche 9
der Nabe 2 zugewandte Seite der Fußplatte 8 ist dieser
Oberfläche 9 so genau angepaßt, daß diese Fußplatte 8 auf
der Oberfläche 9 formschlüssig aufliegt. Die Oberfläche 9
weist auf der Eintrittsseite des Verdichterrads 1 einen
Absatz 10 auf, auf welchem das eintrittsseitige Endstück 11
der Fußplatte 8 ebenfalls formschlüssig aufliegt.
Die Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt durch eine erste
Ausführungsform einer der Laufschaufeln 5 des Verdichterrads
1. Die Laufschaufeln 5 sind auf bekannte Art
strömungsgünstig ausgebildet, die entsprechende sphärische
Krümmung der Schaufelblätter ist in der Zeichnung, der
besseren Anschaulichkeit halber, nicht dargestellt. Die
Basis der Laufschaufeln 5 bildet die vorgeformte,
gleichmäßig dicke Fußplatte 8. Die Fußplatte 8 ist mit
einer Wulst 26 versehen, die in das Innere der Laufschaufel
5 hineinragt und die sich in Richtung der Längsachse der
Laufschaufel 5 erstreckt, wobei sie stromabwärts immer
weniger ausgeprägt ist. Die Fußplatte 8 weist eine
Unterseite 27 auf, die der Oberfläche 9 der Nabe 2
vollständig angeglichen ist. Die in der Unterseite 27 als
Folge der Wulst 26 auftretende Vertiefung ist mittels einer
Epoxidharzfüllung 28 so aufgefüllt, daß auch in diesem
Bereich der Fußplatte 8 eine der Oberfläche 9 der Nabe 2
vollständig angeglichene Fläche vorhanden ist. Die Wulst 26
ist mit gleichmäßig gerundeten Flanken versehen. Das
Schaufelblatt wird durch zwei Seitenwände 29 und 30
gebildet. Die Seitenwände 29 und 30 sind aus gleichmäßig
dicken mit Endlosfasern verstärkten Kunststoffplatten
gefertigt, sie schließen einen in radialer Richtung enger
werdenden Hohlraum 31 ein. Dieser Hohlraum 31 kann, um eine
bessere Schwingungsdämpfung zu erreichen, ausgeschäumt
werden. Der Hohlraum 31 ist im Bereich der Eintrittskante 6
der Laufschaufel 5 mittels einer nicht dargestellten,
strömungsgünstig ausgebildeten Abdeckung verschlossen.
Die Seitenwände 29 und 30 sind vorgeformt. Sie werden in
einer Montagelehre auf die Fußplatte 8 aufgeklebt oder mit
dieser verschweißt. Gleichzeitig werden die Seitenwände 29
und 30 im Bereich der Spitze der Laufschaufeln 5 flächig
zusammengeklebt oder verschweißt. Die Seitenwände 29 und 30
sind so gestaltet, daß sie jeweils einen Fußteil 32a, 32b
aufweisen, der formschlüssig auf die Oberfläche der
Fußplatte 8 paßt, und der mit einem Radius 33 übergeht in
die annähernd radial verlaufende Partie der jeweiligen
Seitenwand. Der Fußteil 32a ist der Seitenwand 29
zugeordnet und der Fußteil 32b der Seitenwand 30. Auf der
stromaufwärts gelegenen Seite der Fußteile 32a und 32b sind
jeweils Endstücke angeformt, welche dem Endstück 11 der
Fußplatte 8 angepaßt, formschlüssig auf der Oberfläche der
Fußplatte 8 aufliegen. Der Radius 33 ist dem Radius der
Flanke der Wulst 26 genau angepaßt. Infolge der genauen
Anpassung der Fußteile 32a und 32b der Seitenwände 29 und
30 an die Fußplatte 8 erhält man gleichmäßige Klebefugen,
die eine besonders haltbare Klebung ermöglichen.
Die Fig. 5 zeigt einen Teilschnitt durch eine zweite
Ausführungsform einer Laufschaufel 5 eines Verdichterrads 1.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der
Ausführungsform gemäß Fig. 4 dadurch, daß die annähernd
radial verlaufende Partie der Seitenwände 29 und 30 etwas
aufgebaucht ist. Durch diese Formgebung wird erreicht, daß
bei mechanischer Belastung der Laufschaufeln 5 die
Spannungen zwischen den Fußteilen 32a und 32b der
Seitenwände 29 und 30 und der Fußplatte 8 deutlich
reduziert werden, die so ausgebildeten Laufschaufeln 5 sind
deshalb besonders widerstandsfähig gegen hohe Fliehkräfte.
Ein mit derartig ausgebildeten Laufschaufeln 5
ausgestattetes Verdichterrad 1 ist für besonders hohe
Umfangsgeschwindigkeiten geeignet.
Auf der Austrittsseite weist die Nabe 2 einen Bund 12 auf,
gegen den das austrittsseitige Ende 13 der Laufschaufel 5
stößt. Das Ende 13 wird gebildet aus der mit den Fußteilen
32a und 32b bedeckten Fußplatte 8. Der Bund 12 ist an
dieser Stelle gleich breit wie die Dicke dieses
austrittsseitigen Endes 13 der Laufschaufel 5, so daß keine
vorstehende Kante die Strömung des aus dem Verdichterrad 1
abströmenden verdichteten Mediums stört. Die Unterseite der
Fußplatte 8 wird mit der Oberfläche 9 der Nabe 2 verklebt
oder verschweißt. Die Fußplatten 8 sind so mit den
Fußteilen 32a und 32b abgedeckt, daß beim fertigen
Verdichterrad 1 die gesamte Oberfläche 9 bedeckt ist. In der
hier gezeigten Ausführungsform des Verdichterrads 1 wird an
der Eintrittsseite nach dem Verkleben und nach dem Aushärten
des Klebstoffes zusätzlich eine Bandage 14 so angebracht,
daß das Endstück 11 jeder Fußplatte 8 zusammen mit den
Endstücken der Fußteile 32a und 32b gegen den Absatz 10 der
Nabe 2 gedrückt wird. Die Bandage 14 wird aus einem
vorgefertigten, mit Endlosfasern verstärkten Kunststoffband
gewickelt. Als Kunststoff eignen sich in diesem Fall
besonders temperaturfeste Thermoplaste, die mit
Kohlenstoffasern verstärkt sind. Die Bandage 14 wurde so
gewickelt, daß die Kohlenstoffasern in Umfangsrichtung
liegen, was eine besonders hohe Festigkeit der Bandage 14 in
dieser Richtung zur Folge hat, wodurch die Fußplatten 8 und
die Fußteile 32a und 32b auch bei vergleichsweise großen
Drehzahlen des Verdichterrads 1 sicher gehalten werden.
Während des Wickelns wird das thermoplastische Material des
Bandes kurzzeitig erhitzt und mit der jeweils vorher
aufgebrachten Lage des Bandes verschmolzen. Die Bandage 14
wird demnach mit Hilfe des gleichen Verfahrens gefertigt wie
die Nabe 2. Nach dem Wickeln wird die Oberfläche 15 der
Bandage 14 nachgearbeitet, um eine strömungsgünstige Form
der Bandage 14 zu erreichen.
Beim Verdichterrad 1 gemäß Fig. 1 werden die Laufschaufeln 5
durch die Verklebung bzw. durch die Verschweißung, die
Bandage 14 und den Bund 12 gehalten. Bis zu vergleichsweise
großen Drehzahlen des Verdichterrads 1 genügt diese
Befestigung vollauf. Werden jedoch noch größere Drehzahlen
verlangt, so werden die Laufschaufeln 5 zusätzlich mittels
Metallnieten mit der Nabe 2 vernietet, und zwar werden die
Fußteile 32a und 32b zusammen mit den Fußplatten 8 mit der
Nabe 2 vernietet. Beim Vernieten wird darauf geachtet, daß
die Nietköpfe die Strömung des Mediums in den
Strömungskanälen nicht stören, da dies Wirkungsgradverluste
zur Folge hätte.
Die Fig. 2 zeigt einen schematisch dargestellten Teilschnitt
durch das Verdichterrad gemäß Fig. 1, und zwar zeigt es den
Schnitt A-A. Die aus mehreren Komponenten zusammengefügten
Laufschaufeln 5 weisen in dem Randbereich, wo sie die
benachbarten Laufschaufeln 5 berühren, Abschrägungen 16a, 16b
auf, die ein Übereinanderschieben der Ränder der
Laufschaufeln 5 und ein wirkungsvolles Verkleben derselben
erlauben, wodurch eine geschlossene Oberfläche 17 der der
Achse 4 zugewandten Seite des Strömungskanals 18 erreicht
wird. Die gestrichelte Linie 19 deutet das Verdichtergehäuse
an, welches den seitlich durch die Laufschaufeln 5
begrenzten Strömungskanal 18 nach außen hin abschließt.
Die Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt durch eine zweite
Ausführungsform eines Verdichterrads. Diese Ausführungsform
unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 dadurch, daß
im Zwischenraum zwischen zwei Laufschaufeln 5 jeweils eine
weitere Laufschaufel 20 vorgesehen ist, die eine
Eintrittskante 21 aufweist, die stromabwärts der
Eintrittskante 6 der Laufschaufeln 5 angeordnet ist. Jeder
Strömungskanal wird stromabwärts durch die Laufschaufel 20
in zwei Strömungskanäle aufgeteilt. Die Laufschaufel 20
weist eine Austrittskante auf, die in der gleichen Ebene wie
die Austrittskante 7 der Laufschaufeln 5 angeordnet ist. Die
Laufschaufeln 20 sind entsprechend den Laufschaufeln 5
ausgebildet. Die Laufschaufeln 20 sind ebenfalls mit einer
Fußplatte versehen auf welche die entsprechenden Fußteile
aufgebracht worden sind. Diese Fußplatte und die mit ihr
verbundenen Fußteile passen genau in Aussparungen der
Fußteile 32a und 32b der Laufschaufeln 5, wobei die
Laufschaufeln 20 jeweils formschlüssig unter die
Laufschaufeln 5 geschoben werden. Die Laufschaufeln 5 halten
die Laufschaufeln 20 zusätzlich zu ihrer Verklebung oder
Verschweißung mittels einer schwalbenschwanzartigen
Verzahnung. Die Laufschaufeln 20 werden demnach ähnlich auf
der Nabe 2 befestigt wie die Laufschaufeln 5. Die Fußteile
32a und 32b der Laufschaufeln 5 weisen bei dieser Ausführung
ebenso wie die Fußteile der Laufschaufeln 20 auf der
stromabwärts gelegenen Seite jeweils angeformte Endstücke
auf, welche dem austrittsseitigen Endstück 22 der Fußplatte
8 angepaßt, formschlüssig auf der Oberfläche der Fußplatte
8 aufliegen. Das Endstück 22 liegt formschlüssig auf einem
Absatz 23 der Nabe 2 auf. In der hier in Fig. 3 gezeigten
Ausführungsform des Verdichterrads 1 wird nach dem Verkleben
bzw. Verschweißen der Laufschaufeln 5 und 20 und nach dem
Aushärten des Klebstoffes eine Bandage 24 zusätzlich zur
Bandage 14 so angebracht, daß die Endstücke 22 jeder der
Laufschaufeln 5 und jeder der Laufschaufeln 20 zusammen mit
den Endstücken der jeweiligen Fußteile gegen den Absatz 23
der Nabe 2 gedrückt werden. Die Bandage 24 wird, gleich wie
die Bandage 14, aus einem vorgefertigten, mit Endlosfasern
verstärkten Kunststoffband gewickelt und entsprechend
verschweißt. Die Oberfläche der Bandage 24 wird
anschließend ebenfalls strömungsgünstig ausgebildet.
Das Verdichterrad 1 gemäß Fig. 3 weist zudem einen
Auswuchtring 25 auf, der beim Wickeln in die Nabe 2
eingelassen wurde. Der Auswuchtring 25 ist aus Metall
gefertigt. Beim Auswuchten des fertigen Verdichterrads 1
wird von diesem Auswuchtring 25 Material abgetragen, um
bestehende Unwuchten zu beseitigen. Es ist auch möglich, die
Hülse 3 mit einer größeren Masse auszuführen und den
nötigen Materialabtrag an dieser vorzunehmen, so daß der
Auswuchtring 25 eingespart werden kann.
Für die Verbindung der Seitenwände 29 und 30 mit der
Fußplatte 8 und der Abdeckung der Eintrittskante 6 zu einer
Laufschaufel 5 und für die Verbindung der Laufschaufeln 5
mit der Nabe 2 ist ein Kleber auf der Basis eines
Phenolharzes vorgesehen, hier hat sich der Klebstoff HT 424
der Firma American Cyanamid Company, 1300 Revolution Street,
Havre de Grace, MD 21087, als besonders geeignet erwiesen.
Ferner ist auch der Klebstoff auf der Basis eines
modifizierten Kondensations-Polyimides des gleichen
Herstellers mit der Bezeichnung FM 36 gut für das hier
beschriebene Zusammenfügen geeignet. Außer dem Kleben ist
für das Verbinden der Teile der Laufschaufeln 5 auch ein
Schweißvorgang mit Hilfe eines Lasers oder eine Kombination
beider Verfahren vorstellbar. Die Laufschaufeln 20 werden
auf die gleiche Art zusammengefügt.
Das Band für die Herstellung der Nabe 2 und der Bandagen 14
und 24 weist eine Matrix aus einem Thermoplast auf. Als
Thermoplast hat sich dabei insbesondere Polyphenylensulfid
bewährt, ferner wurden mit Polyetheretherketon gute
Resultate erreicht. Die Matrix aus Polyphenylensulfid wurde
mit einem Volumengehalt an Kohlefasern von etwa 53%
verstärkt. Der Querschnitt dieses Bandes betrug 5mm ×
0,158mm. Der Elastizitätsmodul des Bandes ergab sich zu 114
GPa. Die Einsatztemperatur lag in diesem Fall bei etwa
220°C. Die Matrix aus Polyetheretherketon wurde mit einem
Volumengehalt an Kohlefasern von 61% verstärkt. Der
Querschnitt dieses Bandes betrug 5mm × O,125mm. Der
Elastizitätsmodul des Bandes ergab sich zu 134.000 MPa. Die
Einsatztemperatur lag in diesem Fall bei etwa 280°C.
Als Material für die Herstellung der Bestandteile der
Laufschaufeln 5,20 wird ein thermoplastischer Kunststoff
eingesetzt, der mit als Endlosfasern ausgebildeten
Kohlenstoffasern verstärkt ist. Dieses Material wird in Form
von gleichmäßig dicken Platten geliefert. Als besonders
geeignet hat sich eine Matrix aus Polyetheretherketon mit
einem Volumengehalt an Kohlefasern von 61% erwiesen. Diese
Platten werden in Formen eingelegt und unter thermischer
Beaufschlagung mit Hilfe eines der bekannten Verfahren in
die definitive Gestalt gebracht, wobei darauf geachtet wird,
daß die Endlosfasern in Richtung der dynamischen
Hauptbeanspruchung der Laufschaufeln 5, 20 ausgerichtet sind.
Die so vorgefertigten Bestandteile, die Seitenwände 29 und
30 und die Fußplatte 8, der Laufschaufeln 5, 20 werden dann,
wie bereits beschrieben, in einer Montagelehre zur fertigen
Laufschaufel 5 bzw. 20 zusammengefügt.
Bezugszeichenliste
1 Verdichterrad
2 Nabe
3 Hülse
4 Achse
5 Laufschaufeln
6 Eintrittskante
7 Austrittskante
8 Fußplatte
9 Oberfläche
10 Absatz
11 Endstück
12 Bund
13 Ende
14 Bandage
15 Oberfläche
16a, b Abschrägungen
17 Oberfläche
18 Strömungskanal
19 gestrichelte Linie
20 Laufschaufel
21 Eintrittskante
22 Endstück
23 Absatz
24 Bandage
25 Auswuchtring
26 Wulst
27 Unterseite
28 Epoxidharzfüllung
29,30 Seitenwand
31 Hohlraum
32a, b Fußteil
33 Radius
2 Nabe
3 Hülse
4 Achse
5 Laufschaufeln
6 Eintrittskante
7 Austrittskante
8 Fußplatte
9 Oberfläche
10 Absatz
11 Endstück
12 Bund
13 Ende
14 Bandage
15 Oberfläche
16a, b Abschrägungen
17 Oberfläche
18 Strömungskanal
19 gestrichelte Linie
20 Laufschaufel
21 Eintrittskante
22 Endstück
23 Absatz
24 Bandage
25 Auswuchtring
26 Wulst
27 Unterseite
28 Epoxidharzfüllung
29,30 Seitenwand
31 Hohlraum
32a, b Fußteil
33 Radius
Claims (10)
1. Verdichter mit einem eine mit Laufschaufeln (5) bestückte
Nabe (2) aus Kunststoff aufweisenden Verdichterrad (1), mit
einer mit der Nabe (2) verbundenen, entlang einer Achse (4)
erstreckten Welle, mit einem das Verdichterrad (1)
umgebenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Nabe (2) aus einem mit Endlosfasern verstärkten Thermoplast gefertigt ist, und
- - daß die Laufschaufeln (5, 20) aus einem mit Endlosfasern verstärkten Thermoplast separat vorgefertigt und formschlüssig mit der Nabe (2) verbunden sind.
2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Nabe (2) in Lagen auf einer entsprechenden Lehre gewickelt ist, wobei während des Wickelns das thermoplastische Material kurzzeitig erhitzt und mit der jeweils vorher aufgebrachten Lage verschmolzen wurde.
3. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Nabe (2) aus einem vorgefertigten, kohlenstoffaserverstärkten Thermoplastband gewickelt ist.
4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Matrix des Thermoplastbandes aus Poly phenylensulfid gebildet ist.
5. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Matrix des Thermoplastbandes aus Polyether etherketon gebildet ist.
6. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Laufschaufeln (5, 20) aus mindestens zwei vorgeformten Einzelteilen zusammengefügt sind.
7. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Einzelteile der Laufschaufeln (5, 20) mittels eines Klebe- oder Schweißvorgangs zusammengefügt sind, und
- - daß die formschlüssige Befestigung der Laufschaufeln (5, 20) mittels eines Klebe- oder Schweißvorgangs erfolgt.
8. Verdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Befestigung der Laufschaufeln (5, 20) mittels mindestens einer Bandage (14, 24) aus einem vorgefertigten, kohlenstoffaserverstärkten Thermoplastband verstärkt ist, wobei während des Wickelns der Bandage (14, 24) das thermoplastische Material kurzzeitig erhitzt und mit der jeweils vorher aufgebrachten Lage verschmolzen wurde.
9. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Nabe (2) auf eine Hülse (3) aus Metall aufgeschrumpft ist, welche für die Aufnahme der Welle ausgelegt ist.
10. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- - daß für die formschlüssige Befestigung der Laufschaufeln (5, 20) Nieten verwendet werden.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19513508A DE19513508A1 (de) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | Verdichter |
US08/615,884 US5632601A (en) | 1995-04-10 | 1996-03-14 | Compressor |
EP96810177A EP0737814B1 (de) | 1995-04-10 | 1996-03-20 | Verdichter |
DE59604509T DE59604509D1 (de) | 1995-04-10 | 1996-03-20 | Verdichter |
KR1019960008653A KR960038140A (ko) | 1995-04-10 | 1996-03-27 | 압축기 |
CZ96958A CZ95896A3 (en) | 1995-04-10 | 1996-04-02 | Compressor |
PL96313679A PL313679A1 (en) | 1995-04-10 | 1996-04-09 | Compressor |
JP8088604A JPH08296590A (ja) | 1995-04-10 | 1996-04-10 | 圧縮機 |
CN96107300A CN1136142A (zh) | 1995-04-10 | 1996-04-10 | 压气机 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19513508A DE19513508A1 (de) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | Verdichter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19513508A1 true DE19513508A1 (de) | 1996-10-17 |
Family
ID=7759344
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19513508A Withdrawn DE19513508A1 (de) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | Verdichter |
DE59604509T Expired - Fee Related DE59604509D1 (de) | 1995-04-10 | 1996-03-20 | Verdichter |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59604509T Expired - Fee Related DE59604509D1 (de) | 1995-04-10 | 1996-03-20 | Verdichter |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5632601A (de) |
EP (1) | EP0737814B1 (de) |
JP (1) | JPH08296590A (de) |
KR (1) | KR960038140A (de) |
CN (1) | CN1136142A (de) |
CZ (1) | CZ95896A3 (de) |
DE (2) | DE19513508A1 (de) |
PL (1) | PL313679A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19723845A1 (de) * | 1997-06-06 | 1998-12-10 | Abb Research Ltd | Verfahren zur Herstellung von Schaufeln aus polymerem Verbundmaterial |
DE19912715A1 (de) * | 1999-03-20 | 2000-09-21 | Abb Research Ltd | Verdichterrad |
DE102011118890B4 (de) | 2010-11-23 | 2019-04-18 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Turbolader und Zentrifugalkompressorrad aus Verbundwerkstoff |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19632893C2 (de) * | 1996-08-16 | 2001-02-08 | Industrieanlagen Betr Sgmbh Ia | Verfahren zur Herstellung von Flugkörperkomponenten aus faserverstärkter Keramik |
FI101564B1 (fi) * | 1997-01-17 | 1998-07-15 | Flaekt Oy | Korkeapainepuhallin |
FI101565B (fi) | 1997-01-17 | 1998-07-15 | Flaekt Woods Ab | Haihdutinpuhallin ja sen siipipyörä |
FR2776030B1 (fr) | 1998-03-11 | 2000-07-13 | Abb Solyvent Ventec | Roue de ventilation centrifuge en materiaux composites |
US6224339B1 (en) | 1998-07-08 | 2001-05-01 | Allison Advanced Development Company | High temperature airfoil |
DE10234093A1 (de) * | 2002-07-26 | 2004-02-05 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Verdichtung von Verbrennungsluft |
DE10253299B4 (de) * | 2002-11-15 | 2004-09-30 | Daimlerchrysler Ag | Laufrad |
EP1633985A1 (de) * | 2003-01-17 | 2006-03-15 | Robert Bosch Gmbh | Laufrad einer str mungsmaschinen |
EP1627726A1 (de) * | 2004-08-18 | 2006-02-22 | ABB Turbo Systems AG | Verbundfaserverdichter |
EP1812688B1 (de) * | 2004-11-12 | 2016-04-13 | Board of Trustees of Michigan State University | Impeller einer turbomaschine aus verbundwerkstoff und verfahren zur herstellung |
WO2008050915A1 (en) * | 2006-10-24 | 2008-05-02 | Lg Electronics Inc. | High speed type impeller |
US8182213B2 (en) * | 2009-04-22 | 2012-05-22 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Vane assembly with removable vanes |
IT1394295B1 (it) | 2009-05-08 | 2012-06-06 | Nuovo Pignone Spa | Girante centrifuga del tipo chiuso per turbomacchine, componente per tale girante, turbomacchina provvista di tale girante e metodo di realizzazione di tale girante |
IT1397057B1 (it) | 2009-11-23 | 2012-12-28 | Nuovo Pignone Spa | Girante centrifuga e turbomacchina |
IT1397058B1 (it) | 2009-11-23 | 2012-12-28 | Nuovo Pignone Spa | Stampo per girante centrifuga, inserti per stampo e metodo per costruire una girante centrifuga |
ITCO20110064A1 (it) | 2011-12-14 | 2013-06-15 | Nuovo Pignone Spa | Macchina rotante comprendente un rotore con una girante composita ed un albero metallico |
DE202011052411U1 (de) * | 2011-12-21 | 2013-03-22 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Schaufelrad für Axialventilatoren oder Radial- und Diagonallüfter |
US9777579B2 (en) | 2012-12-10 | 2017-10-03 | General Electric Company | Attachment of composite article |
US9797257B2 (en) | 2012-12-10 | 2017-10-24 | General Electric Company | Attachment of composite article |
RU2522152C1 (ru) * | 2013-03-21 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Ротор центробежного компрессора |
JP6131085B2 (ja) | 2013-04-01 | 2017-05-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 回転機械、回転機械に用いられる羽根車、及び、羽根車の製造方法 |
US20140322019A1 (en) * | 2013-04-30 | 2014-10-30 | Dresser Inc. | Rotary element and compressor device comprised thereof |
ITCO20130067A1 (it) | 2013-12-17 | 2015-06-18 | Nuovo Pignone Srl | Girante con elementi di protezione e compressore centrifugo |
CN106460865B (zh) | 2014-05-05 | 2019-04-12 | 霍顿公司 | 复合物风扇 |
JP6210459B2 (ja) * | 2014-11-25 | 2017-10-11 | 三菱重工業株式会社 | インペラ、及び回転機械 |
JP6309884B2 (ja) * | 2014-11-25 | 2018-04-11 | 三菱重工業株式会社 | インペラ、及び回転機械 |
DE102016108762A1 (de) * | 2016-05-12 | 2017-11-16 | Man Diesel & Turbo Se | Radialverdichter |
US10393134B2 (en) * | 2017-08-04 | 2019-08-27 | Borgwarner Inc. | Polymeric compressor wheel with metal sleeve |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3070844A (en) * | 1952-12-15 | 1963-01-01 | Studebaker Packard Corp | Machine for making stator blades and the like |
DE2024939A1 (de) * | 1969-05-30 | 1971-03-04 | Normalair Garrett Ltd | Verfahren zur Herstellung von Gegenstanden mit radialen Vorsprungen bzw. Ansätzen |
DE3307386A1 (de) * | 1983-03-02 | 1984-09-06 | Wilden Kg, 8473 Pfreimd | Laufrad fuer pumpen, verdichter, geblaese und dgl. |
DE3523518C2 (de) * | 1984-07-07 | 1994-06-09 | Rolls Royce Plc | Ringförmiger Schaufelkörper mit einem integralen Schaufelring und Verfahren zur Herstellung desselben |
DE4321173A1 (de) * | 1993-06-25 | 1995-01-12 | Inst Luft & Kaeltetechnik Ggmbh | Kältemittel-Turboverdichter |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1535417A (en) * | 1924-07-05 | 1925-04-28 | Ingersoll Rand Co | Open impeller |
US2848190A (en) * | 1952-10-02 | 1958-08-19 | Power Jets Res & Dev Ltd | Radial flow turbo-machines |
US2848192A (en) * | 1953-03-12 | 1958-08-19 | Gen Motors Corp | Multi-piece hollow turbine bucket |
US3521973A (en) * | 1968-08-16 | 1970-07-28 | Anpol Research Corp | Fan construction |
GB1341578A (en) * | 1972-08-20 | 1973-12-25 | British Leyland Truck & Bus | Rotary compressors |
DE2618829C3 (de) * | 1976-04-29 | 1983-03-03 | Klein, Schanzlin & Becker Ag, 6710 Frankenthal | Lagerung einer mehrstufigen Kreiselpumpe |
US4260327A (en) * | 1979-07-25 | 1981-04-07 | General Electric Company | Guide vane assembly for reverse flow cooled dynamoelectric machine |
FR2539824A1 (fr) * | 1983-01-26 | 1984-07-27 | Applic Rationnelles Physiq | Roue pour compresseur centrifuge et procede pour sa fabrication |
FR2631083B1 (fr) * | 1988-05-03 | 1993-06-04 | Plastiremo | Roue composite pour compresseur centrifuge et procede pour sa fabrication |
CH675279A5 (de) * | 1988-06-29 | 1990-09-14 | Asea Brown Boveri | |
US5145320A (en) * | 1990-08-28 | 1992-09-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Mass loaded composite rotor for vibro-acoustic application |
DE4139293A1 (de) * | 1991-11-29 | 1993-06-03 | Inst Verbundwerkstoffe Gmbh | Faserkunststoffverbund-laufrad fuer eine radialstroemungsmaschine |
EP0593797B1 (de) * | 1992-10-17 | 1996-07-10 | Asea Brown Boveri Ag | Stabilisierungseinrichtung zur Kennfelderweiterung eines Verdichters |
FR2703111B1 (fr) * | 1993-03-25 | 1995-06-30 | Ozen Sa | Rotor pour pompe comportant deux pieces assemblees par soudure, obtenues par moulage par injection de materiaux thermoplastiques, et procede de fabrication d'un tel rotor . |
US5431536A (en) * | 1994-02-01 | 1995-07-11 | General Motors Corporation | Molded torque converter stator and integral race for a one-way torque transmitter |
-
1995
- 1995-04-10 DE DE19513508A patent/DE19513508A1/de not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-03-14 US US08/615,884 patent/US5632601A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-20 EP EP96810177A patent/EP0737814B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-20 DE DE59604509T patent/DE59604509D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-27 KR KR1019960008653A patent/KR960038140A/ko not_active Application Discontinuation
- 1996-04-02 CZ CZ96958A patent/CZ95896A3/cs unknown
- 1996-04-09 PL PL96313679A patent/PL313679A1/xx unknown
- 1996-04-10 CN CN96107300A patent/CN1136142A/zh active Pending
- 1996-04-10 JP JP8088604A patent/JPH08296590A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3070844A (en) * | 1952-12-15 | 1963-01-01 | Studebaker Packard Corp | Machine for making stator blades and the like |
DE2024939A1 (de) * | 1969-05-30 | 1971-03-04 | Normalair Garrett Ltd | Verfahren zur Herstellung von Gegenstanden mit radialen Vorsprungen bzw. Ansätzen |
DE3307386A1 (de) * | 1983-03-02 | 1984-09-06 | Wilden Kg, 8473 Pfreimd | Laufrad fuer pumpen, verdichter, geblaese und dgl. |
DE3523518C2 (de) * | 1984-07-07 | 1994-06-09 | Rolls Royce Plc | Ringförmiger Schaufelkörper mit einem integralen Schaufelring und Verfahren zur Herstellung desselben |
DE4321173A1 (de) * | 1993-06-25 | 1995-01-12 | Inst Luft & Kaeltetechnik Ggmbh | Kältemittel-Turboverdichter |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19723845A1 (de) * | 1997-06-06 | 1998-12-10 | Abb Research Ltd | Verfahren zur Herstellung von Schaufeln aus polymerem Verbundmaterial |
DE19912715A1 (de) * | 1999-03-20 | 2000-09-21 | Abb Research Ltd | Verdichterrad |
DE102011118890B4 (de) | 2010-11-23 | 2019-04-18 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Turbolader und Zentrifugalkompressorrad aus Verbundwerkstoff |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0737814A1 (de) | 1996-10-16 |
EP0737814B1 (de) | 2000-03-01 |
DE59604509D1 (de) | 2000-04-06 |
US5632601A (en) | 1997-05-27 |
KR960038140A (ko) | 1996-11-21 |
JPH08296590A (ja) | 1996-11-12 |
CZ95896A3 (en) | 1996-10-16 |
CN1136142A (zh) | 1996-11-20 |
PL313679A1 (en) | 1996-10-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0737814B1 (de) | Verdichter | |
EP0754863B1 (de) | Lüfter | |
EP0207457B1 (de) | Wasserpumpenlaufrad | |
DE102006010445B4 (de) | Felge | |
DE2231175C3 (de) | Schaufelrad einer Strömungsarbeitsmaschine | |
DE19903550C1 (de) | Blattwurzel für Propeller- und Rotorblätter | |
DE102011078951C5 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts für eine Windenergieanlage | |
EP3114348B1 (de) | Verfahren zum herstellen eines rotorblatts einer windenergieanlage, rotorblatt und windenergieanlage | |
EP1914383A2 (de) | Fanschaufel aus Textilverbundwerkstoff | |
EP0030996A1 (de) | Antriebswelle aus faserverstärktem Kunststoff, mit verlorenem Dorn und festgewickelten Endstücken | |
EP1832733A2 (de) | Einlaufkonus aus einem Faserverbundwerkstoff für ein Gasturbinenwerk und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE4139293C2 (de) | ||
EP3198151B1 (de) | Segmentiertes lüfterrad | |
WO2014060274A1 (de) | Abgasturboladerwelle mit laufrad | |
EP3018342A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines rotorblatts einer windenergieanlage | |
EP2212561B1 (de) | Gehäuse für einen radialverdichter | |
EP3199451A1 (de) | Nasenkonus für einen fan eines flugtriebwerks | |
EP3287297B1 (de) | Laufrad für ein muskelbetriebenes fahrzeug mit felgenseitig verklebten speichen | |
DE102009004813B4 (de) | Faserverstärkte Kunststoffplatte mit laminiertem Buchseneinsatz | |
EP3106673B1 (de) | Lüfter mit mindestens einem lüfterrad und/oder weiteren lüfterteilen sowie verfahren zur herstellung eines lüfterteils eines lüfters | |
DE3016862C2 (de) | Felgenrad | |
EP1627726A1 (de) | Verbundfaserverdichter | |
EP2401477A2 (de) | Verfahren zum anbringen bzw. herstellen eines geschlossenen deckbandes für eine laufbeschaufelung einer turbinenstufe sowie laufbeschaufelung | |
DE102007045480A1 (de) | Rad, insbesondere Laufrad eines Verdichters | |
DE4418051C2 (de) | Verdichterrad |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: LUECK, G., DIPL.-ING. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 7976 |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: ZIMMERMANN & PARTNER, 80331 MUENCHEN |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |