EP1035329A2 - Strömungsmaschinenrad und Verwendung desselben - Google Patents

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EP1035329A2
EP1035329A2 EP00103933A EP00103933A EP1035329A2 EP 1035329 A2 EP1035329 A2 EP 1035329A2 EP 00103933 A EP00103933 A EP 00103933A EP 00103933 A EP00103933 A EP 00103933A EP 1035329 A2 EP1035329 A2 EP 1035329A2
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EP
European Patent Office
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hub
turbomachine
damping element
turbomachine wheel
wheel according
Prior art date
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Withdrawn
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EP00103933A
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English (en)
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Inventor
Helmut Etschel
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EMU Unterwasserpumpen GmbH
Original Assignee
EMU Unterwasserpumpen GmbH
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Publication date
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    • 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
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/669—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for liquid 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
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/20—Mounting rotors on shafts

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine wheel with a shaft hub, the one Has inner part and an outer part, wing blades from the outer hub part stand away.
  • Such a turbomachine wheel comes at an uncontrolled one medium with hydraulic conditions or properties such as Sewage, faeces, with mud or the like freighted liquids or the like to Application, as a result of the changing consistency etc. Impacts on the fluid machine wheel cannot be avoided. These lead to unwanted vibrations and, in extreme cases, irreversible damage the turbomachine wheel or the associated drive motor, the gearbox, the brackets therefor, etc.
  • an impeller for a vacuum cleaner is known.
  • This known impeller has a shaft hub with a hub inner part and a hub outer part from the hub outer part are blades path.
  • DE-PS 759 535 describes a fan impeller whose blades are under Interposition of disks or the like. made of elastic rubber with a Motor shaft are connected. The blades are separate and separate from each other so attached to the rubber washers that their masses only are connected to each other via the rubber washers, but none among themselves To have touch.
  • This well-known fan impeller probably has a hub inner part on, but an outer hub part is not provided there. Much more there the wing blades are separate components.
  • the invention has for its object a turbomachine to create the type mentioned, in which bumps or blows cushioned and consequently vibrations at least reduced or damage be prevented.
  • a turbomachine wheel a submersible mixer or for a sewage, sludge, dirty water or Sewage pump or for a recirculation pump, with a shaft hub, the has a hub inner part and a hub outer part, from the wing blades stand away, the outer hub part and the inner hub part with each other are entangled and between the inner hub part and the outer hub part a hub damping element made of an elastic material is provided and / or wherein between the outer hub part and the respective wing blade Wing-leaf damping elements are provided from elastic material.
  • a hub damping element or only between the outer hub part and the respective wing blade, wing blade damping elements or both between the inner hub part and the Hub outer part a hub damping element as well between the Hub outer part and the respective wing blade, wing blade damping elements to provide.
  • the respective training is especially of it depending on which media the turbomachine wheel is used reached.
  • both corresponding torque as well as the respective thrust transmitted whereby Impacts or impacts due to uncontrolled hydraulic conditions or Properties of the respective medium through the hub damping element and / or by the blade damping elements in an advantageous manner cushioned and damped.
  • This has the advantage that unwanted vibrations or, in extreme cases, irreversible damage to the Turbomachine wheel according to the invention or the associated Drive motor, the gear, the brackets for this, etc. on simple Way can be prevented.
  • Hub outer part and the inner hub part are interlocked achieved that when the elastic spring force of the hub damping element is exceeded or if the same is worn - in particular after a long period of use Turbomachine wheel - the torque transmitting properties from the drive to the blades, i.e. between the shaft hub of the Turbomachine wheel and the blades remain guaranteed.
  • the turbomachine wheel according to the invention has two or more than two wing blades arranged equidistantly in the circumferential direction.
  • the hub damping element of the invention Turbomachine wheel can be annular or sleeve-shaped. It can be made from a cast elastomer, i.e. from a plastic or from consist of a rubber material. Likewise, it is possible that the hub damper has at least one spring element. This at least a spring element can, for example, as a ring spring or the like. be designed.
  • the wing blade damping elements can be annular. she can - like the hub damping element - from a plastic or consist of a rubber material. You can also use feathers such as Disc springs or the like, of sleeve elements made of an elastomer material or the like, be educated.
  • the wing-leaf damping elements are particularly advantageous if already Impacts or impacts on the blades due to uncontrolled hydraulic Conditions or properties of the respective medium partially intercepted, i.e. should be dampened to avoid shocks or blows in the area to reduce or to reduce the shaft hub of the turbomachine wheel minimize.
  • wing-leaf damping elements are also advantageous in known turbomachine wheels can be retrofitted.
  • known Turbomachine wheels are, for example Fluid machine wheels of submersible mixers, e.g. of the series "Maxiprop” and “Megaprop” by the applicant.
  • the turbomachine wheel according to the invention can advantageously are used for all types of impellers and propellers, for which the danger of an irregular hydraulic flow due to the medium consists.
  • the invention can Turbomachine wheel also with regular hydraulic flow Application.
  • the invention is used Turbomachine wheel especially with a submersible mixer or with a Pump such as a sewage, sludge, sewage or sewage pump or with a recirculation pump.
  • the invention Turbomachinery wheel is not on the last mentioned applications and Areas of application limited, as already stated.
  • FIGs 1, 2 and 3 show a first embodiment of the Turbomachine wheel 10 with a shaft hub 12, which is a hub inner part 14 and an outer hub part 16.
  • the hub outer part 16 has indentations 18 distributed equidistantly around the circumference, which are used to receive the Foot sections 20 of wing blades 22 are provided.
  • the wing blades 22 are with their foot sections 20 in the associated indentations 18 of the Hub outer part 16 fastened by screws, of which in the figures 2 and 3 only their center lines indicated by thin dash-dotted lines 24 are. These screws are evenly spaced along a pitch circle spaced apart.
  • the foot sections 20 of the wing blades 22 have one circular base or edge contour.
  • a hub damping element is located between the inner hub part 14 and the outer hub part 16 26 provided, for example by a cast Elastomer is formed.
  • the outer hub part 16 and the inner hub part 14 are together crossed.
  • the inner hub part 14 is radial protruding lugs 28 and the hub outer part 16 with inward oriented approaches 30 trained.
  • FIGs 4, 5 and 6 show a second embodiment of the Turbomachinery wheel 10.
  • This second training differs from the embodiment of the shown in Figures 1 to 3 Turbomachine wheel 10 esp.
  • Hub damping element 26 is provided, but that also between the heads 32 of the fastening screws 34, whose center lines are again designated with the reference number 24, and the inside 36 of the Bottom 38 of the indentations 18 wing-leaf damping elements 40 are provided are.
  • leaf damping elements 40 can also be found in those already on the market Turbomachine wheels 10 can be retrofitted to said To dampen vibrations or to avoid damage.
  • the shaft hub 12 can of course also be in one piece, i.e. the inner hub part 14 and the hub outer part 16 can then be formed in one piece.

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Abstract

Es wird ein Strömungsmaschinenrad (10) insbesondere für ein Tauchrührwerk oder für eine Abwasser-, Schlamm-, Schmutzwasser- oder Fäkalienpumpe oder für eine Rezirkulationspumpe mit einer Wellennabe (12) beschrieben, die ein Naben-Innenteil (14) und ein Naben-Außenteil (16) aufweist, zwischen welchen ein Naben-Dämpfungselement (26) aus einem elastischen Material vorgesehen ist. Vom Naben-Außenteil (16) stehen Flügelblätter (22) weg. Zwischen dem Naben-Außenteil (16) und dem jeweiligen Flügelblatt (22) sind Flügelblatt-Dämpfungselemente (40) aus elastischem Material vorgesehen. Desgleichen ist es möglich, daß das Strömungsmaschinenrad (10) entweder nur ein Naben-Dämpfungselement (26) oder nur Flügelblatt-Dämpfungselemente (40) aufweist, um durch unkontrollierte hydraulische Bedingungen bzw. Eigenschaften und Anströmungen verursachte Vibrationen bzw. Beschädigungen des Strömungsmaschinenrades bzw. des damit verbundenen Antriebsmotors, des Getriebes, der Halterungen hierfür usw. (10) zumindest zu reduzieren oder zu vermeiden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Strömungsmaschinenrad mit einer Wellennabe, die ein Innenteil und ein Außenteil aufweist, wobei vom Naben-Außenteil Flügelblätter wegstehen.
Kommt ein solches Strömungsmaschinenrad bei einem unkontrollierte hydraulische Bedingungen bzw. Eigenschaften aufweisenden Medium wie Abwässern, Fäkalien, mit Schlamm o.dgl. befrachteten Flüssigkeiten o.dgl. zur Anwendung, so sind infolge der sich ändernden Konsistenz usw. Stöße bzw. Schläge auf das Strömungsmaschinenrad nicht vermeidbar. Diese führen zu unerwünschten Vibrationen und im Extremfall zu irreversiblen Beschädigungen des Strömungsmaschinenrades bzw. des damit verbundenen Antriebsmotors, des Getriebes, der Halterungen hierfür usw.
Aus der DE-PS 578 128 ist ein Flügelrad für einen Staubsauger bekannt. Dieses bekannte Flügelrad weist eine Wellennabe mit einem Naben-Innenteil und einem Naben-Außenteil auf Vom Naben-Außenteil stehen Flügelblätter weg. Zwischen dem Naben-Innenteil und dem Naben-Außenteil ist ein Naben-Dämpfungselement aus einem elastischen Material vorgesehen. Mit Hilfe dieses Naben-Dämpfungselementes soll eine schalldämpfende Wirkung erzielt werden.
Stöße bzw. Schläge, wie sie bei einem Strömungsmaschinenrad der eingangs genannten Art möglich bzw. nicht zu vermeiden sind, sind bei solchen Staubsauger-Flügelrädern nicht relevant.
Die DE-PS 759 535 beschreibt ein Lüfterflügelrad, dessen Flügelblätter unter Zwischenschaltung von Scheiben o.dgl. aus elastischem Gummi mit einer Motorwelle verbunden sind. Die Flügelblätter sind einzeln und getrennt voneinander derartig an den Gummischeiben befestigt, daß ihre Massen nur über die Gummischeiben miteinander verbunden sind, aber untereinander keine Berührung haben. Dieses bekannte Lüfterflügelrad weist also wohl ein Naben-Innenteil auf, ein Naben-Außenteil ist dort jedoch nicht vorgesehen. Vielmehr sind dort die Flügelblätter voneinander getrennte selbständige Komponenten.
Stöße bzw. Schläge wie bei einem Strömungsmaschinenrad der eingangs genannten Art sind auch bei diesem bekannten Lüfterflügelrad nicht zu erwarten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strömungsmaschinenrad der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem Stöße bzw. Schläge abgefedert und folglich Vibrationen zumindest reduziert bzw. Beschädigungen verhindert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Strömungsmaschinenrad insbesondere für ein Tauchrührwerk oder für eine Abwasser-, Schlamm-, Schmutzwasser- oder Fäkalienpumpe oder für eine Rezirkulationspumpe, mit einer Wellennabe, die ein Naben-Innenteil und ein Naben-Außenteil aufweist, von dem Flügelblätter wegstehen, wobei das Naben-Außenteil und das Naben-Innenteil miteinander verschränkt sind und zwischen dem Naben-Innenteil und dem Naben-Außenteil ein Naben-Dämpfungselement aus einem elastischen Material vorgesehen ist und/oder wobei zwischen dem Naben-Außenteil und dem jeweiligen Flügelblatt Flügelblatt-Dämpfungselemente aus elastischem Material vorgesehen sind.
Erfindungsgemäß ist es also möglich, entweder nur zwischen dem Naben-Innenteil und dem Naben-Außenteil ein Naben-Dämpfungselement oder nur zwischen dem Naben-Außenteil und dem jeweiligen Flügelblatt Flügelblatt-Dämpfungselemente oder sowohl zwischen dem Naben-Innenteil und dem Naben-Außenteil ein Naben-Dämpfungselement als auch zwischen dem Naben-Außenteil und dem jeweiligen Flügelblatt Flügelblatt-Dämpfungselemente vorzusehen. Die jeweilige Ausbildung ist insbes. davon abhängig, bei welchen Medien das Strömungsmaschinenrad zum Einsatz gelangt.
Bei dem erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenrad wird also sowohl das entsprechende Drehmoment als auch der jeweilige Schub übertragen, wobei Stöße bzw. Schläge infolge unkontrollierter hydraulischer Bedingungen bzw. Eigenschaften des jeweiligen Medium durch das Naben-Dämpfungselement und/oder durch die Flügelblatt-Dämpfungselemente in vorteilhafter Weise abgefedert und gedämpft werden. Daraus resultiert der Vorteil, daß unerwünschte Vibrationen bzw. im Extremfall irreversible Beschädigungen des erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenrades bzw. des damit verbundenen Antriebsmotors, des Getriebes, der Halterungen hierfür usw. auf einfache Weise verhindert werden.
Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenrad das Naben-Außenteil und das Naben-Innenteil miteinander verschränkt sind, wird erreicht, daß bei Überschreitung der elastischen Federkraft des Naben-Dämpfungselementes bzw. bei einem Verschleiß desselben - insbesondere nach einer langen Anwendungs- bzw. Einsatzdauer des Strömungsmaschinenrades - die drehmomentübertragenden Eigenschaften vom Antrieb auf die Flügelblätter, d.h. zwischen der Wellennabe des Strömungsmaschinenrades und den Flügelblättern gewährleistet bleiben. Das bedeutet, daß ein sog. Notlauf jederzeit gewährleistet bleibt.
Das erfindungsgemäße Strömungsmaschinenrad weist zwei oder mehr als zwei in Umfangsrichtung äquidistant angeordnete Flügelblätter auf.
Das Naben-Dämpfungselement des erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenrades kann ring- oder hülsenförmig ausgebildet sein. Es kann aus einem gegossenen Elastomer, d.h. aus einem Kunststoff- oder aus einem Gummimaterial bestehen. Desgleichen ist es möglich, daß das Naben-Dämpfungselement mindestens ein Federelement aufweist. Dieses mindestens eine Federelement kann bspw. als Ringfeder o.dgl. gestaltet sein.
Die Flügelblatt-Dämpfungselemente können ringförmig ausgebildet sein. Sie können - wie das Naben-Dämpfungselement - aus einem Kunststoff- oder aus einem Gummimaterial bestehen. Sie können bspw. auch von Federn wie Tellerfedern o.dgl., von Hülsenelementen aus einem Elastomermaterial o.dgl., gebildet sein.
Die Flügelblatt-Dämpfungselemente sind insbes. dann vorteilhaft, wenn bereits an den Flügelblättern Stöße bzw. Schläge infolge unkontrollierter hydraulischer Bedingungen bzw. Eigenschaften des jeweiligen Mediums teilweise abgefangen, d.h. gedämpft werden sollen, um Stöße bzw. Schläge im Bereich der Wellennabe des Strömungsmaschinenrades zu reduzieren bzw. zu minimieren.
In vorteilhafter Weise sind die Flügelblatt-Dämpfungselemente auch bei bekannten Strömungsmaschinenrädern nachrüstbar. Bei solchen bekannten Strömungsmaschinenrädern handelt es sich bspw. um Strömungsmaschinenräder von Tauchmotor-Rührwerken bspw. der Baureihe "Maxiprop" und "Megaprop" der Anmelderin.
Das erfindungsgemäße Strömungsmaschinenrad kann in vorteilhafter Weise bei allen Laufrad- und Propeller-Arten zur Anwendung gelangen, bei welchen die Gefahr einer mediumbedingt unregelmäßigen hydraulischen Anströmung besteht. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Strömungsmaschinenrad auch bei regelmäßiger hydraulischer Anströmung zur Anwendung gelangen. Verwendung findet das erfindungsgemäße Strömungsmaschinenrad insbes. bei einem Tauchrührwerk oder bei einer Pumpe wie einer Abwasser-, Schlamm-, Fäkalien- oder Schmutzwasserpumpe oder bei einer Rezirkulationspumpe. Das erfindungsgemäße Strömungsmaschinenrad ist nicht auf die zuletzt erwähnten Anwendungen und Einsatzgebiete beschränkt, wie bereits ausgeführt wurde.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier in der Zeichnung dargestellter Ausbildungen des erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenrades. Es zeigen:
Figur 1
eine Vorderansicht einer Ausbildung des Strömungsmaschinenrades,
Figur 2
einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Figur 1 durch das Strömungsmaschinenrad in einem größeren Maßstab,
Figur 3
den Schnitt gemäß Figur 2 in einem weiter vergrößerten Maßstab,
Figur 4
in einem größeren Maßstab eine Vorderansicht einer zweiten Ausbildung des Strömungsmaschinenrades, wobei die Flügelblätter abgeschnitten dargestellt sind,
Figur 5
einen Schnitt entlang der Schnittlinie V-V in Figur 4 durch das Strömungsmaschinenrad, und
Figur 6
den Schnitt gemäß Figur 5 in einem weiter vergrößerten Maßstab, wobei die Flügelblätter wiederum nur abgeschnitten gezeichnet sind.
Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen eine erste Ausbildung des Strömungsmaschinenrades 10 mit einer Wellennabe 12, die ein Naben-Innenteil 14 und ein Naben-Außenteil 16 aufweist. Das Naben-Außenteil 16 weist am Umfang äquidistant verteilt Eindellungen 18 auf, die zur Aufnahme der Fußabschnitte 20 von Flügelblättern 22 vorgesehen sind. Die Flügelblätter 22 sind mit ihren Fußabschnitten 20 in den zugehörigen Eindellungen 18 des Naben-Außenteiles 16 durch Schrauben befestigt, von welchen in den Figuren 2 und 3 nur ihre Mittellinien durch dünne strichpunktierte Linien 24 angedeutet sind. Diese Schrauben sind entlang eines Teilkreises voneinander gleichmäßig beabstandet angeordnet. Die Fußabschnitte 20 der Flügelblätter 22 weisen eine kreisförmige Grundfläche bzw. Randkontur auf.
Zwischen dem Naben-Innenteil 14 und dem Naben-Außenteil 16 ist ein Naben-Dämpfungselement 26 vorgesehen, das bspw. von einem gegossenen Elastomer gebildet ist.
Das Nabenaußenteil 16 und das Naben-Innenteil 14 sind miteinander verschränkt. Zu diesem Zwecke ist das Naben-Innenteil 14 mit radial wegstehenden Ansätzen 28 und das Naben-Außenteil 16 mit nach innen orientierten Ansätzen 30 ausgebildet.
Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen eine zweite Ausbildung des Strömungsmaschinenrades 10. Diese zweite Ausbildung unterscheidet sich von der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform des Strömungsmaschinenrades 10 insbes. dadurch, daß nicht nur zwischen dem Naben-Innenteil 14 und dem Naben-Außenteil 16 der Wellennabe 12 ein Naben-Dämpfungselement 26 vorgesehen ist, sondern daß außerdem zwischen den Köpfen 32 der Befestigungsschrauben 34, deren Mittellinien wiederum mit der Bezugsziffer 24 bezeichnet sind, und der Innenseite 36 des Bodens 38 der Eindellungen 18 Flügelblatt-Dämpfungselemente 40 vorgesehen sind. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise bereits ein Teil der Schläge bzw. Stöße, wie sie durch unkontrollierte hydraulische Bedingungen bzw. Eigenschaften des jeweiligen Mediums entstehen können, abgefangen werden, um Vibrationen bzw. Beschädigungen des Strömungsmaschinenrades 10 bzw. des damit verbundenen Antriebsmotors, des Getriebes, der Halterungen hierfür usw. weiter verbessert zu vermeiden. Solche Flügelblatt-Dämpfungselemente 40 können auch bei bereits auf dem Markt befindlichen Strömungsmaschinenrädern 10 nachgerüstet werden, um die besagten Vibrationen zu dämpfen bzw. Beschädigungen zu vermeiden.
Gleiche Einzelheiten sind in den Figuren 1 bis 6 jeweils mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, so daß es sich erübrigt, in Verbindung mit allen Figuren alle Einzelheiten jeweils detalliert zu beschreiben.
Wenn nur zwischen dem Naben-Außenteil 16 und dem Flügelblatt 22 Flügelblatt-Dämpfungselemente 40 vorgesehen sind, kann die Wellennabe 12 selbstverständlich auch einteilig ausgebildet sein, d.h. das Naben-Innenteil 14 und das Naben-Außenteil 16 können dann einstückig ausgebildet sein.

Claims (6)

  1. Strömungsmaschinenrad insbesondere für ein Tauchrührwerk oder für eine Abwasser-, Schlamm-, Schmutzwasser- oder Fäkalienpumpe oder für eine Rezirkulationspumpe, mit einer Wellennabe (12), die ein Naben-Innenteil (14) und ein Naben-Außenteil (16) aufweist, von dem Flügelblätter (22) wegstehen, wobei das Naben-Außenteil (16) und das Naben-Innenteil (14) miteinander verschränkt sind und zwischen dem Naben-Innenteil (14) und dem Naben-Außenteil (16) ein Naben-Dämpfungselement (26) aus einem elastischen Material vorgesehen ist und/oder wobei zwischen dem Naben-Außenteil (16) und dem jeweiligen Flügelblatt (22) Flügelblatt-Dämpfungselemente (40) aus elastischem Material vorgesehen sind.
  2. Strömungsmaschinenrad nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet
    daß das Naben-Dämpfungselement (26) ring- oder hülsenförmig ausgebildet ist.
  3. Strömungsmaschinenrad nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet
    daß das Naben-Dämpfungselement (26) aus einem Kunststoff- oder aus einem Gummimaterial besteht.
  4. Strömungsmaschinenrad nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet
    daß das Naben-Dämpfungselement (26) mindestens ein Federelement aufweist.
  5. Strömungsmaschinenrad nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet
    daß die Flügelblatt-Dämpfungselemente (40) ringförmig ausgebildet sind.
  6. Strömungsmaschinenrad nach Anspruch 1 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet
    daß das jeweilige Flügelblatt-Dämpfungselement (40) aus einem Kunststoff- oder aus einem Gummimaterial besteht.
EP00103933A 1999-03-11 2000-02-25 Strömungsmaschinenrad und Verwendung desselben Withdrawn EP1035329A3 (de)

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