EP1788255A1

EP1788255A1 - Radialverdichter-Laufrad

Info

Publication number: EP1788255A1
Application number: EP05025048A
Authority: EP
Inventors: Lars Schlüter; Theodor Dr. Wallmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-05-23
Also published as: DE502006005551D1; CN101310112B; EP1948939B1; ES2336371T3; CN101310112A; US20090220346A1; EP1948939A1; WO2007057292A1; NO20082659L; US8277187B2; NO338811B1; ATE450712T1

Abstract

Zur Stabilisierung des Strömungsverhaltens eines Fördergases ist ein Radialverdichter-Laufrad (4) vorgesehen, bestehend aus einer Radscheibe (12) und gleichmäßig in Umfangsrichtung angeordneten Schaufeln (14), wobei die Erzeugende (24a) der Oberfläche der Schaufeln (14) zumindest in einem gekrümmten Teilbereich (26) als eine gekrümmte Linie ausgebildet ist, so dass in diesem Teilbereich (26) die Oberfläche in zwei Richtungen gekrümmt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radialverdichter-Laufrad, bestehend aus einer Radscheibe und gleichmäßig in Umfangsrichtung angeordneten Schaufeln mit einer Eintrittskante und einer Austrittskante.
Radialverdichter wandeln mechanische Energie in Druckenergie um, indem sie die Zentrifugalbeschleunigung ausnutzen. Radialverdichter bestehen im Wesentlichen aus einem Laufrad, welches auf einer antreibenden Welle befestigt ist, einem Diffusor und einem Gehäuse. Das Laufrad weist eine Mehrzahl von gekrümmten Schaufeln auf. In Abhängigkeit vom Einsatzzweck erfolgt die mechanische Ausführung des Laufrades nach Art eines geschlossenen oder eines halboffenen Laufrads. Bei geschlossenen Laufrädern sind die Schaufeln mit einer Deckscheibe versehen, bei halboffenen Laufrädern weisen die Schaufeln eine freie Außenkante auf.
Das Fördergas wird etwa im Zentrum des Verdichters axial angesaugt und durch die Fliehkraft, unterstützt auch durch die geschwungene Form der Schaufeln, verdichtet und nach außen beschleunigt. Im umfangsseitig angeordneten Diffusor wird die kinetische Energie größtenteils in zusätzlichen Druck umgesetzt und das Fördergas wird weiter komprimiert.
Die Energiewandlung bei Radialverdichtern ist mit entsprechenden Strömungs-, Reibungs- und Spaltverlusten verbunden, deshalb weisen Radialverdichter eine gewölbte Kennlinie auf. Neben einem hohen Wirkungsgrad wird daher eine stabile Kennlinie angestrebt, welche sich durch einen ansteigenden Förderdruck bei einem abnehmenden Förderstrom auszeichnet. Allerdings ist der Betriebsbereich eines Radialverdichters durch die so genannte Pumpengrenze eingeschränkt. Das ist im Allgemeinen der Punkt der Kennlinie mit der kleinsten Fördermenge. Jenseits der Pumpgrenze kann der Radialverdichter nicht mehr eingesetzt werden, denn die Strömung löst sich von den Schaufeln ab und ein stabiler Betrieb ist nicht mehr sichergestellt.
Das Problem der Stabilisierung der Kennlinie eines Radialverdichters ist beispielsweise in der DE 42 14 753 A1 behandelt. Aus diesem Dokument ist ein Radialverdichter-Laufrad gemäß dem Oberbegriff bekannt. Die Schaufeln dieses Laufrads sind mit Durchgangsbohrungen versehen, durch welche das Fördergas von einer konvexen Schaufel-Druckseite zu einer konkaven Schaufel-Saugseite zugeführt wird, so dass die Wirbel, die auf der Schaufelsaugseite bei kleinen Volumenströmen und hohen Druckverhältnissen gebildeten werden, abtransportiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radialverdichter-Laufrad anzugeben, das einen vergrößerten stabilen Betriebsbereich bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad ermöglicht. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für ein solches Radialverdichter-Laufrad anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Radialverdichter-Laufrad, bestehend aus einer Radscheibe und gleichmäßig in Umfangsrichtung angeordneten Schaufeln. Die Schaufeln besitzen eine Eintrittskante und eine Austrittskante, wobei zumindest ein Teilbereich der Oberfläche der Schaufeln ein doppeltgekrümmter Teilbereich ist, dessen Erzeugende als eine gekrümmte Linie ausgebildet ist und der gekrümmte Teilbereich senkrecht zur Erzeugenden ebenfalls gekrümmt ist.
Die Oberfläche im gekrümmten Teilbereich ist doppeltgekrümmt ausgebildet, d.h. ausgehend von einem Punkt auf der Oberfläche des gekrümmten Teilbereichs erstreckt sich die Oberfläche in zwei die Oberfläche aufspannenden Richtungen gekrümmt. Alle durch diesen Punkt verlaufenden Linien sind daher gekrümmt und nicht als Geraden ausgebildet. Der gekrümmte Teilbereich ist insgesamt dadurch charakterisiert, dass alle Linien - einschließlich der Erzeugenden - auf der Oberfläche in diesem Teilbereich gekrümmt sind. Dieser Bereich bildet somit eine so genannte Freiformfläche (sculptured surface).
Unter Erzeugenden wird vorliegend eine Linie verstanden, die in einer die Oberfläche aufspannenden Richtung (beispielsweise x-Richtung) Teil der Oberfläche ist, also den Verlauf der Oberfläche in dieser Richtung aufweist und definiert. Die Oberfläche wird durch Bewegung oder Verschiebung der Erzeugenden in eine zweite, nicht parallel zur Erzeugenden verlaufende Richtung (beispielsweise y-Richtung, senkrecht zur x-Richtung) ausgebildet und definiert. Die Erzeugende muss hierbei nicht zwangsläufig statisch sein, sondern sie kann sich in Abhängigkeit der Position der Erzeugenden in der zweiten Richtung verändern.
Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass eine doppeltgekrümmte Oberfläche besser an die dreidimensionale Entwicklung der Strömung angepasst ist und somit ein verbessertes Strömungsverhalten ergibt. Das stabile Strömungsverhalten führt seinerseits zur Stabilisierung der Verdichterkennlinie und zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Radialverdichters.
Demgegenüber sind heutzutage Schaufeloberflächen von Radialverdichter-Laufrädern vielfach mit Hilfe von geradlinigen Erzeugenden definiert. Man spricht in diesem Zusammenhang von Regelflächen (ruled surfaces) bzw. von Regelflächengeraden. Zur Herstellung dieser Oberflächen wird üblicherweise auf eine spanende Bearbeitung im Flankenfräsverfahren (flank milling) mittels zylinder- oder kegelförmiger Walzenfräser zurückgegriffen. Hierbei wird der Fräser so zum Eingriff gebracht, dass sich seine ideelle Mantellinie im Schneidbereich parallel zur jeweiligen Regelflächengeraden der Schaufeloberfläche orientiert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein weiterer Teilbereich der Oberfläche der Schaufeln als Regelflächen-Teilbereich ausgebildet, dessen Erzeugende eine gerade Linie ist. Dieser Teilbereich bildet somit eine Regelfläche, so dass durch jeden Punkt dieses Teilbereichs zumindest eine Gerade verläuft.
Weiterhin bevorzugt ist der Übergang von dem doppeltgekrümmten zum Regelflächen-Teilbereich stetig. Es liegen also keine Knickstellen oder Kanten zwischen diesen beiden Teilbereichen vor. Der Übergang zwischen diesen beiden Teilbereichen ist gerundet. Dadurch wird gewährleistet, dass keine Verwirbelungen durch Ablösung der Strömung aufgrund von Unebenheiten an der Oberfläche erzeugt werden.
Vorzugsweise weisen die Schaufeln eine Nabenkante und eine etwa gegenüberliegende Außenkante auf, wobei der doppeltgekrümmte Teilbereich an die Außenkante und der Regelflächen-Teilbereich an die Nabenkante angrenzt. Die Nabenkante ist eine an eine Nabe der Radscheibe angrenzende Kante, sie befindet sich also im unteren Bereich der Schaufel. Die Außenkante liegt etwa gegenüber der Nabenkante. Sie ist bei halboffenen Laufrädern als freie Kante ausgebildet. Bei geschlossenen Laufrädern grenzt sie an die Deckscheibe an. Außenkante, Nabenkante, Eintrittskante sowie Austrittskante begrenzen die Schaufel, wobei Außenkante und Nabenkante jeweils die Eintrittskante mit der Austrittskante verbinden.
Zweckdienlicherweise erstreckt sich der doppeltgekrümmte Teilbereich und / oder der Regelflächen-Teilbereich von der Eintrittskante bis zur Austrittskante.
Gemäß einer weiteren zweckdienlichen Weiterbildung sind der doppeltgekrümmte Teilbereich und der Regelflächen-Teilbereich etwa gleich groß.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Oberfläche der Schaufeln mehrere doppeltgekrümmte Teilbereiche auf. Insbesondere besteht die Oberfläche aus mehreren doppeltgekrümmten und Regelflächen-Teilbereichen, die alternierend angeordnet sind, wodurch die aerodynamischen Eigenschaften der Schaufel verbessert sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung wird erreicht, indem angrenzend an die Nabenkante und an die Außenkante jeweils ein doppeltgekrümmter Teilbereich vorgesehen ist, zwischen denen ein Regelflächen-Teilbereich angeordnet ist.
Eine effiziente Umlenkung der Strömung mit verringerter Abreißgefahr wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform dadurch erreicht, dass die gesamte Oberfläche der Schaufeln doppelt gekrümmt ist, also vollständig durch eine gekrümmte Erzeugende gebildet ist.
Die positive Wirkung der Geometrie der Schaufeln auf das stabile Verhalten der Strömung ist vorteilhafterweise durch eine gekrümmte Eintrittskante verstärkt.
Da sich das Verhalten der Strömung in Längsrichtung der Schaufeln verändert, sind die Schaufeln vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Krümmung der Erzeugenden sich von der Eintrittskante in Richtung Austrittskante verändert. Dies bedeutet, dass die Erzeugende des doppeltgekrümmten Teilbereichs, die sich in Querrichtung der Schaufeln erstreckt, einen Krümmungsverlauf aufweist, der in Längsrichtung der Schaufel variiert.
Die Radscheibe, die Schaufeln und ggf. die Deckscheibe bilden getrennte Einheiten. Die einzelnen Elemente des Laufrads können getrennt hergestellt und später zusammengefügt werden, so dass eine hohe Anzahl an Freiheitsgraden insbesondere für die Gestaltung der Schaufeln gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Radialverdichter-Laufrads, welches aus einer Radscheibe und gleichmäßig in Umfangsrichtung angeordneten Schaufeln besteht, wobei die Oberfläche der Schaufeln zumindest bereichsweise durch Punktfräsen mittels eines Kugelkopf- oder Radiusfräsers gefertigt ist. Wegen der geometrischen Merkmale der Schaufeln ist ein Herstellungsprozess nicht anwendbar, bei dem der Fräser die Schaufeloberfläche linear berührt, wie dies beispielsweise bei der üblichen Verwendung eines Walzenfräsers der Fall ist. Die Gestaltung der doppeltgekrümmten Teilbereiche erfordert eine punktuelle Berührung des Fräsers mit der Schaufeloberfläche, welche zusätzliche Freiheitsgrade bei der Herstellung der Schaufeln gewährleistet. Diese punktuelle Berührung erfolgt beim Stirnfräsen. Entsprechend ist eine hohe Anzahl an Fräsbahnen vorgesehen, um eine ausreichend hohe Oberflächengüte zu erreichen. Durch Stirnfräsen kann insbesondere die ganze Schaufeloberfläche, auch im Regelflächen-Teilbereich, gestaltet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen hierbei schematisch:

FIG 1: einen Schnitt in Axialrichtung durch einen einstufigen Radialverdichter,
FIG 2a: eine Seitenansicht auf eine Schaufel mit einem doppeltgekrümmten und einem Regelflächen-Teilbereich,
FIG 2b: eine Draufsicht auf die Schaufel nach FIG 2a,
FIG 3a: eine Seitenansicht auf eine Schaufel mit einer in Strömungsrichtung konvex gekrümmten Eintrittskante,
FIG 3b: eine Draufsicht auf die Schaufel nach FIG 3a,
FIG 4a: eine Seitenansicht auf eine Schaufel mit einer in Strömungsrichtung konkav gekrümmten Eintrittskante,
FIG 4b: eine Draufsicht auf die Schaufel nach FIG 4a,
FIG 5a: eine Seitenansicht auf eine Schaufel mit zwei doppeltgekrümmten Teilbereichen, zwischen denen ein Regelflächen-Teilbereich angeordnet ist,
FIG 5b: eine Draufsicht auf die Schaufel nach FIG 5a,
FIG 6a: eine Seitenansicht auf eine Schaufel mit einer mehrfach gekrümmten Eintrittskante,
FIG 6b: eine Draufsicht auf die Schaufel nach FIG 6a, und
FIG 7: eine Verdichterkennlinie eines Radialverdichters.

Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.
In FIG 1 ist ein einflutig (Fördergaszuführung nur von einer Seite) und einstufig arbeitender Radialverdichter 2 dargestellt. Der Radialverdichter 2 umfasst ein Laufrad 4, eine in Drehrichtung D rotierbare Welle 6, auf der das Laufrad 4 angebracht ist und die eine Axialrichtung A definiert sowie einen Diffusor 8 und eine Deckscheibe 10. Das Laufrad 4 besteht aus einer Radscheibe 12 und einer Mehrzahl an über dem Umfang angeordneten Schaufeln 14.
Ein Fördergas wird axial im Bereich der Welle 6 angesaugt und über die zwischen den Schaufeln entstandenen Kanäle durch die Zentrifugalkraft radial nach außen beschleunigt. Dies ist durch die Pfeile F angedeutet, welche die Strömungsrichtung des Fördergases angeben. Hierbei nimmt sowohl die Geschwindigkeit als auch der Druck des Fördergases zu. Im Diffusor 8 wird die Strömung verlangsamt, was zu einer weiteren Erhöhung des Drucks des Fördergases führt. Nach dem Komprimieren verlässt das Fördergas den Radialverdichter wieder in Axialrichtung.
Zur einwandfreien Energieumsetzung trägt vor allem die aerodynamische Geometrie der Schaufeln 14 bei. Diese Geometrie ist beispielsweise in FIG 2a und FIG 2b dargestellt, welche eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Schaufeln 14 zeigen. Die Schaufel 14 weist eine Eintrittskante 16 auf. Am anderen Ende in Längsrichtung der Schaufel 14 ist eine Austrittskante 18, die im montierten Zustand zum Diffusor 8 orientiert ist. Bei einem geschlossenen Laufrad 2 ist die Schaufel 14 mit der Deckscheibe 10 versehen, bei einem halboffenen Laufrad weist die Schaufel 14 eine freie Austrittskante 18 auf. Eine Nabenkante 20 der Schaufel 14 erstreckt sich über die Oberfläche der Radscheibe 12 und grenzt unmittelbar an dieser in einem Nabenbereich an. Etwa gegenüberliegend weist die Schaufel 14 eine Außenkante 22 auf. Die Erzeugende 24 der in Bezug auf die Drehrichtung D führenden Schaufeloberfläche ist konvex gekrümmt.
Die Oberfläche der Schaufeln 14 wird durch eine jeweilige Erzeugende 24 definiert. Diese erstreckt sich jeweils in Querrichtung der Schaufel 14, d.h. von der Nabenkante 20 zu der Außenkante 22. In Längsrichtung der Schaufel 14, also in Richtung von der Eintrittskante 16 zu der Austrittskante 18, verändert sich die Erzeugende 24. Anders betrachtet setzt sich die gesamte Oberfläche aus einer Vielzahl von infinitesimalen Teiloberflächen zusammen, die jeweils durch unterschiedliche statische Erzeugende definiert sind.
In Querrichtung der Schaufel 14, d.h. zwischen der Nabenkante 20 und der Außenkante 22, ist die Oberfläche in einen doppeltgekrümmten Teilbereich 26 und einen Regelflächen-Teilbereiche 28 aufgeteilt. Der doppeltgekrümmte Teilbereich 26 grenzt an die Außenkante 22 an und erstreckt sich in Längsrichtung von der Eintrittskante 16 bis zur Austrittskante 18. Der Regelflächen-Teilbereich 28 grenzt an die Nabenkante 20 und erstreckt sich ebenfalls wie der doppeltgekrümmte Teilbereich 26 entlang der ganzen Schaufel 14. Die zwei Teilbereiche 26, 28 bilden einen stetigen Übergang zwischen sich, so dass die Oberfläche der Schaufel 14 keine Kanten, Rillen oder Erhebungen aufweist, welche einen negativen Einfluss auf die Entwicklung der Strömung haben könnten.
Aufgrund der beiden Teilbereiche 26, 28 ist auch die Erzeugende 24 in einen gekrümmten Bereich 24a und einen Regelflächen-Bereich 24b unterteilt, die ineinander stetig übergehen. Insbesondere durch die dreidimensionale Krümmung im doppeltgekrümmten Teilbereich 26 ist die Form der Schaufel 14 an die Strömungsanforderungen hinsichtlich der Stabilisierung der Strömung angepasst.
Die komplexe Geometrie der Schaufeln 14 erfordert eine Herstellungsmethode, die Freiheitsgrade in allen drei Raumrichtungen bei der Anfertigung des doppeltgekrümmten Teilbereichs 26 gewährleistet. Besonders geeignet ist in diesem Fall der Einsatz von einem Stirnfräser, welcher durch den punktuellen Kontakt mit der Oberfläche der Schaufel 14 gekrümmte Ebenen mit unterschiedlichen Krümmungsrichtungen und Krümmungsradien erzeugen kann.
Eine weitere Ausführungsform der Schaufel 14 ist in FIG 3a und FIG 3b dargestellt. Die Schaufel 14 weist für ihre gesamte Oberfläche eine gekrümmte Erzeugenden 24a auf, die sich von der Eintrittskante 16 bis zur Austrittskante 18 erstreckt und konkav zur Strömungsrichtung F des Fördergases orientiert ist. Aus den Figuren 3a und 3b ist außerdem zu entnehmen, dass der Krümmungsverlauf der Erzeugenden 24a sich in Strömungsrichtung F von der Eintrittskante 16 bis zur Austrittskante 28 verändert. In der Seitenansicht in FIG 3a weist die Schaufel eine konvex gekrümmte Eintrittskante 16 auf.
Im Ausführungsbeispiel der FIG 4a und FIG 4b ist die Erzeugende 24 der in Bezug auf die Drehrichtung D führenden Schaufeloberfläche konkav gekrümmt. Auch sind hier wie im Ausführungsbeispiel der FIG 2a und 2b ein doppeltgekrümmter Teilbereich 26 und ein Regelflächen-Teilbereich 28 vorgesehen. Der doppeltgekrümmte Teilbereich 26 bildet hierbei in etwa 1/3 der gesamten Oberfläche. Im Ausführungsbeispiel der FIG 4a, 4b ist eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Schaufeln 14 veranschaulicht, nämlich eine in der Seitenansicht in FIG 4a konkav gekrümmte Eintrittskante 16, welche die aerodynamischen Eigenschaften der Schaufel 14 verbessert.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Schaufel 14 zwei doppeltgekrümmte Teilbereiche 26 auf, welche an die Nabenkante 20 und die Außenkante 22 angrenzen und zwischen welchen ein Regelflächen-Teilbereich 28 angeordnet ist. Dies ist in FIG 5a und FIG 5b gezeigt. Hierbei ist die Eintrittskante 16 wieder gekrümmt ausgebildet. Die einzelnen Teilbereiche 26, 28 sind in etwa gleich groß.
Das Ausführungsbeispiel gemäß den FIG 6a und FIG 6b ist im Wesentlichen eine Kombination der Ausführungsbeispiele nach den FIG 4a, 4b und FIG 5a, 5b. Beim Ausführungsbeispiel nach FIG 6a, 6b setzt sich die Erzeugende 24 aus zwei entgegengesetzt gekrümmten Bereichen 24a zusammen, die über einen Regelflächen-Bereich 24b miteinander verbunden sind. Es sind daher auch hier zwei randseitige, doppeltgekrümmte Teilbereiche 26 sowie ein dazwischen angeordneter Regelflächen-Teilbereich 28 vorgesehen.
Der in den Figuren dargestellte doppeltgekrümmte Teilbereich 26 überdeckt jeweils einen großen Oberflächenbereich der Schaufeloberfläche von - je nach Ausführungsbeispiel - 20% bis 60% der Gesamtoberfläche. Lediglich bei dem Ausführungsbeispiel nach FIG 3a, 3b bildet der gekrümmte Teilbereich 26 100% oder nahezu 100 % der Gesamtoberfläche.
Die Teilbereiche 26, 28 sind in den Figuren nur grob durch die gestrichelte Linie angedeutet. Da sich der Krümmungsverlauf in Längsrichtung der Schaufel 14 ändert, besteht die Möglichkeit, dass innerhalb der dargestellten Teilbereiche 26 in begrenzten Teilstücken die Erzeugende nicht gekrümmt sondern eine Linie ist. Dies kann beispielsweise auftreten, wenn die Krümmung innerhalb eines Teilbereichs 26 von konvex auf konkav geändert wird.
Das Betriebsverhalten des Radialverdichters 2 für eine bestimmte Drehzahl ist qualitativ anhand des Diagramms in FIG 7 durch eine Verdichterkennlinie VK beschrieben. In diesem Diagramm ist das Druckverhältnis $\frac{p}{P_{0}}$
über den Volumenstrom V̇ dargestellt, wobei p der Förderdruck am Austritt des Verdichters 2 und P₀ der Ansaugdruck an der Eintrittskante 16 ist. Die Kennlinie VK ist auf der linken Seite durch die Pumpgrenze S begrenzt. Dort löst sich die Strömung bei zu kleinen Volumenströmen und zu hohen Druckverhältnissen von den Schaufeln 14 ab. Der Punkt auf der Kennlinie VK, in dem das passiert, ist der Abreißpunkt W. Der Betriebspunkt B des Radialverdichters 2 ist der Schnittpunkt der Verdichterkennlinie VK mit einer Anlagenkennlinie AK. In der Regel wandert B auf der Verdichterkennlinie VK in Abhängigkeit von den Anlagenparametern.
Um die Wirkung der erfindungsgemäßen Schaufeln 14 auf die Eigenschaften des Radialverdichters 2 zu verdeutlichen, sind die Verdichterkennlinie VK' und den dazugehören Abreißpunkt W' und Pumpgrenze S' eines herkömmlichen Radialverdichters angezeigt. Dank der verbesserten Aerodynamik der Schaufeln 14 ist der Anstieg der Kennlinie VK in Richtung Pumpgrenze steiler. Dies führt dazu, dass der Betriebspunkt B bei höheren Druckverhältnissen als der Betriebspunkt B' eines herkömmlichen Radialverdichters liegt, wenn die zwei Verdichter etwa die gleiche Menge an Fördergas fördern, so dass ein höher Wirkungsgrad des Radialverdichters 2 erreicht ist. Eine weitere Verbesserung der Verdichterkennwerten ist die Verschiebung des Abreißpunkts W zu niedrigeren Volumenströmen V̇ als der Abreißpunkt W' eines üblichen Radialverdichters. Somit wird das Strömungsverhalten des Fördergases stabilisiert und der Radialverdichter 2 funktioniert bei niedrigen Volumenströmen V̇ immer noch einwandfrei und sicher.

Claims

Radialverdichter-Laufrad (4),
bestehend aus einer Radscheibe (12) und gleichmäßig in Umfangsrichtung angeordneten Schaufeln (14) mit einer Eintrittskante (16) und einer Austrittskante (18),
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Teilbereich der Oberfläche der Schaufeln (14) ein doppeltgekrümmter Teilbereich (26) ist, dessen Erzeugende (24a) als eine gekrümmte Linie ausgebildet ist und der gekrümmte Teilbereich (26) senkrecht zur Erzeugenden (24a) ebenfalls gekrümmt ist.
Radialverdichter-Laufrad (4) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein weiterer Teilbereich der Oberfläche der Schaufeln (14) als ein Regelflächen-Teilbereich (28) ausgebildet ist, dessen Erzeugende (24b) als eine gerade Linie ausgebildet ist.
Radialverdichter-Laufrad (4) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Übergang von dem doppeltgekrümmten Teilbereich (26) zum Regelflächen-Teilbereich (26, 28) stetig ist.
Radialverdichter-Laufrad (4) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaufeln (14) eine Nabenkante (20) und eine etwa gegenüberliegende Außenkante (22)aufweisen,
wobei der doppeltgekrümmte Teilbereich (26) an die Außenkante (22) und der Regelflächen-Teilbereich (28) an die Nabenkante (20) angrenzt.
Radialverdichter-Laufrad (4) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der doppeltgekrümmte Teilbereich (26) und / oder der Regelflächen-Teilbereich (28) sich von der Eintrittskante (16) bis zur Austrittskante (18) erstreckt.
Radialverdichter-Laufrad (4) nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der doppeltgekrümmte Teilbereich (26) und der Regelflächen-Teilbereich (28) etwa gleich groß sind.
Radialverdichter-Laufrad (4) nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Oberfläche der Schaufeln (14) mehrere durch einen Regelflächen-Teilbereich (28) voneinander getrennte, doppeltgekrümmte Teilbereiche (26) aufweist.
Radialverdichter-Laufrad (4) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
angrenzend an die Nabenkante (20) und an die Außenkante (22) zwei doppeltgekrümmte Teilbereiche (26) vorgesehen sind, zwischen denen ein Regelflächen-Teilbereich (28) angeordnet ist.
Radialverdichter-Laufrad (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die gesamte Oberfläche der Schaufeln (14) gekrümmt ist und eine gekrümmte Linie als Erzeugende (24a) aufweist.
Radialverdichter-Laufrad (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Eintrittskante (16) gekrümmt ist.
Radialverdichter-Laufrad (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Krümmungsverlauf der Erzeugenden (24) sich von der Eintrittskante (16) in Richtung zur Austrittskante (18) verändert.
Radialverdichter-Laufrad (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Radscheibe (12), die Schaufeln (14) und / oder eine Deckscheibe getrennte Einheiten bilden.
Verfahren zur Herstellung eines Radialverdichter-Laufrads (4),
welches aus einer Radscheibe (12) und gleichmäßig in Umfangsrichtung angeordneten Schaufeln (14) besteht,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Oberfläche der Schaufeln (14) zumindest bereichsweise durch Stirnfräsen derart gefertigt ist,
dass zumindest ein Teilbereich der Oberfläche der Schaufeln (14) ein gekrümmter Teilbereich (26) ist,
dessen Erzeugende (24a) als eine gekrümmte Linie ausgebildet ist und
der gekrümmte Teilbereich (26) senkrecht zur Erzeugenden (24a) ebenfalls gekrümmt ist.