Laufrad Wheel
Die Erfindung betrifft ein Laufrad nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.The invention relates to an impeller according to the preamble of the first claim.
Bei Brennkraftmaschinen werden Laufräder beispielsweise als Radiallüfter oder alsIn internal combustion engines, for example, impellers are used as radial fans or as
Verdichterrad für einen Abgasturbolader verwendet. Problematisch bei diesen Laufrädern ist die Geräuschentwicklung, die häufig als unangenehm empfunden wird. Eine gängige Maßnahme zur Geräuschreduktion besteht darin, das Laufrad mit Voll- und Splitterschaufeln zu bestücken. Eine derartige Ausführung ist aus der EP 0 439 267 B1 bekannt. Zusätzlich kann bei diesem Laufrad die Anzahl der Vollschaufeln ungleich der Anzahl der Splitterschaufeln sein.Compressor wheel used for an exhaust gas turbocharger. The problem with these wheels is the noise, which is often perceived as unpleasant. A common measure for noise reduction is to equip the impeller with full and splinter blades. Such an embodiment is known from EP 0 439 267 B1. In addition, the number of full blades on this impeller may not be the same as the number of fragment blades.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, die Geräuschemission eines Laufrades weiter zu reduzieren.The object on which the invention is based is seen in further reducing the noise emission of an impeller.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.The object is achieved by the features of the first claim. Advantageous refinements are presented in the subclaims.
Vorgeschlagen wird bei einem gattungsgemäßen Laufrad, dass die Vollschaufeln und Splitterschaufeln in unterschiedlichem Winkelabstand und unterschiedlicher Reihenfolge angeordnet werden. Hierdurch wird der Störgeräusch-Pegel deutlich reduziert. Die Schallleistung verteilt sich durch die konstruktiven Maßnahmen auf mehrere Einzeltöne, deren Intensität entsprechend niedriger ausfällt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Wirkungsgrad und die Leistungsaufnahme des Laufrades nahezu konstant bleiben. Durch die Verwendung eines alternativen Werkstoffes, beispielsweise Aluminium, wird das Massenträgheits-Moment des Laufrades abgesenkt. Für die Praxis bedeutet dies, dass z. B. bei einem Laufrad mit einem Durchmesser 670 mm, ein deutlich besseres Ansprechverhalten erzielt wird.In the case of a generic impeller, it is proposed that the solid blades and splinter blades be arranged at different angular distances and in a different order. This significantly reduces the noise level. Thanks to the constructive measures, the sound power is distributed over several individual tones, the intensity of which is correspondingly lower. Another advantage is that the efficiency and power consumption of the impeller remain almost constant. By using an alternative material, such as aluminum, the moment of inertia of the impeller is reduced. In practice, this means that e.g. B. with an impeller with a diameter of 670 mm, a significantly better response is achieved.
Durch eine entsprechende Ausformung der Rückseite des Laufrades ist es möglich, dass eine Kupplung und ein Lager integriert werden können. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass bei gleichbleibender Bauhöhe die Packungsdichte vergrößert wird. Als Konsequenz ergibt sich somit eine montagefreundlichere Lösung.
In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt:Appropriate shaping of the rear of the impeller makes it possible to integrate a clutch and a bearing. This has the advantage that the packing density is increased while the overall height remains the same. The consequence is a more easy-to-assemble solution. A preferred embodiment is shown in the drawings. It shows:
Figur 1 : ein Laufrad in 3D-AnsichtFigure 1: an impeller in 3D view
Figur 2: ein Schnittbild des Laufrades, DraufsichtFigure 2: a sectional view of the impeller, top view
Figur 3: ein Schnittbild des Laufrades, SeitenansichtFigure 3: a sectional view of the impeller, side view
Figur 4: ein Laufrad mit integrierter KupplungFigure 4: an impeller with an integrated clutch
In Figur 1 ist ein Laufrad 1, insbesondere Radial-Lüfterrad oder Verdichterrad, dargestellt. Dieses besteht aus einer Deckscheibe 2, einer Fußscheibe 3, einer Nabe 6 mit Befestigungsbohrung 7 und Schaufeln. Die Schaufeln des Laufrades 1 sind als Vollschaufeln 4 und Splitterschaufeln 5 ausgeführt. Die Geometrie der Vollschaufeln und Splitterschaufeln sind hierbei jedoch identisch, da die Splitterschaufel einen Teil der Vollschaufel darstellt. Die Vollschaufeln 4 und Splitterschaufeln 5 sind im unterschiedlichen Winkelabstand und unterschiedlicher Reihenfolge angeordnet. Die Anordnung bzw. Reihenfolge ist aus dem Schnittbild der Figur 2 zu ersehen. Beispielweise folgt auf die Splitterschaufel 5.1 eine Vollschaufel 4.1, dann eine Splitterschaufel 5.2., danach folgen vier Vollschaufeln, Bezugszeichen 4.2 bis 4.5, und eine Splitterschaufel 5.3. Durch den unterschiedlichen Winkelabstand und die unterschiedliche Reihenfolge wird die Geräuschentwicklung bei nahezu gleichbleibendem Wirkungsgrad bzw. Leistungsaufnahme weiter verringert. Der Pegel und die Frequenz der als unangenehm empfundenen Störgeräusche werden durch diese Maßnahmen abgesenkt und auf ein breiteres Frequenzband verteilt. Die Schallleistung verteilt sich durch die konstruktiven Maßnahmen auf mehrere Einzeltöne, deren Intensität entsprechend niedriger ausfällt.1 shows an impeller 1, in particular a radial fan wheel or compressor wheel. This consists of a cover plate 2, a base plate 3, a hub 6 with a mounting hole 7 and blades. The blades of the impeller 1 are designed as solid blades 4 and splinter blades 5. However, the geometry of the full blades and splinter blades are identical here, since the splitter blade is part of the full blade. The full blades 4 and splinter blades 5 are arranged at different angular distances and in a different order. The arrangement or sequence can be seen from the sectional view of FIG. 2. For example, the splitter vane 5.1 is followed by a full vane 4.1, then a splitter vane 5.2., Followed by four full vanes, reference numerals 4.2 to 4.5, and a splitter vane 5.3. Due to the different angular spacing and the different sequence, the noise development is further reduced while the efficiency and power consumption remain almost the same. The level and frequency of the disturbing noises, which are perceived as unpleasant, are reduced by these measures and distributed over a broader frequency band. Thanks to the constructive measures, the sound power is distributed over several individual tones, the intensity of which is correspondingly lower.
Vorzugsweise besteht das Laufrad 1 aus einem alternativen Werkstoff, beispielsweise Aluminium. Dies ergibt eine deutliche Verringerung des Massenträgheits-Moments.The impeller 1 preferably consists of an alternative material, for example aluminum. This results in a significant reduction in the moment of inertia.
Das in Figur 1 dargestellte Laufrad 1 weist zusätzlich Wuchtbohrungen 8 auf. Mittels dieser Wuchtbohrungen 8 wird eine Unwucht des Laufrades 1 ausgeglichen. Hieraus ergibt
sich eine Kostenreduktion bei der Herstellung, da zusätzliche Wucht-Gewichte nicht mehr angebracht werden müssen.The impeller 1 shown in FIG. 1 additionally has balancing bores 8. An unbalance of the impeller 1 is compensated for by means of these balancing bores 8. From this results a reduction in production costs, since additional balancing weights no longer have to be attached.
In der Figur 2 ist ein erster Bereich 15 und ein zweiter Bereich 16 eingezeichnet. Im ersten Bereich 15 sind ausschließlich Vollschaufeln 4 angeordnet. Im zweiten Bereich 16 sind sowohl Voll- als auch Splitterschaufeln angeordnet. Im zweiten Bereich 16 ist die Reihenfolge der Vollschaufeln, Bezugszeichen 4.1 bis 4.6, und der Splitterschaufeln, Bezugszeichen 5.1 bis 5.4, unregelmäßig. Die Winkel auf der Luft-Eintrittsseite und der Luft-Austrittsseite zwischen zwei Schaufeln sind identisch. Der Winkel x1 zwischen der Splitterschaufel 5.1 und der Vollschaufel 4.1 entspricht also dem Winkel x2. Der Winkel y 1 zwischen der Vollschaufel 4.1 und der Splitterschaufel 5.2 entspricht dem Winkel y2. Gleiches gilt für den Winkel z1 und z2. Die Winkel untereinander sind jedoch unterschiedlich, das heißt, es gilt x1 ungleich y1 und ungleich z1. Für das Laufrad 1 gilt insgesamt, dass die Reihenfolge der Vollschaufeln 4 und Splitterschaufeln 5 nicht rotationssymmetrisch, auch nicht segmentweise, ist.A first area 15 and a second area 16 are shown in FIG. Only full blades 4 are arranged in the first region 15. Both full and splinter blades are arranged in the second region 16. In the second area 16, the sequence of the solid blades, reference numerals 4.1 to 4.6, and the fragment blades, reference numerals 5.1 to 5.4, is irregular. The angles on the air inlet side and the air outlet side between two blades are identical. The angle x1 between the splitter vane 5.1 and the full vane 4.1 thus corresponds to the angle x2. The angle y 1 between the full blade 4.1 and the splitter blade 5.2 corresponds to the angle y2. The same applies to the angles z1 and z2. However, the angles between them are different, i.e. x1 not equal to y1 and not equal to z1 applies. For the impeller 1, the overall rule is that the sequence of the full blades 4 and splitter blades 5 is not rotationally symmetrical, also not in segments.
In Figur 3 ist ein Schnittbild des Laufrades 1 in Seitenansicht dargestellt. Die Strömungsrichtung der Luft ist mit Pfeilen gekennzeichnet. Wie dargestellt wird die Luft in axialer Richtung, also in Zeichnungsrichtung gesehen von oben, vom Laufrad 1 radial nach außen gefördert. Daneben ist aus der Figur 3 die Anordnung der Voll- und Splitterschaufel zwischen der Deckscheibe 2 und der Fußscheibe 3 ersichtlich.3 shows a sectional view of the impeller 1 in a side view. The direction of air flow is marked with arrows. As shown, the air is conveyed radially outwards from the impeller 1 in the axial direction, that is to say seen from above in the drawing direction. In addition, the arrangement of the full and splinter vane between the cover plate 2 and the base plate 3 can be seen from FIG.
In Figur 4 ist ein Schnittbild des Laufrades 1 mit integrierter Kupplung und Kupplungsgehäuse 9 dargestellt. Die Kupplung 9 ist auf der Rückseite 13 im Laufrad 1 integriert. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass bei gleichbleibender Bauhöhe des Laufrades eine höhere Packungsdichte verwirklicht wird. Mit Bezugszeichen 10 ist der Anschluss für ein Gehäuse, beispielsweise ein Getriebe-Gehäuse, bezeichnet. Das Laufrad 1 wird von der Vorderseite 12 über eine Schraube 14 mit einer Radaufnahme 1 1 lösbar verbunden. Die Radaufnahme 1 1 wiederum ist mit der Kupplung und dem Kupplungs- Gehäuse 9 fest verbunden. Über den Zustand der Kupplung 9 wird das Laufrad 1 aktiviert bzw. deaktiviert.
BezugszeichenlisteFIG. 4 shows a sectional view of the impeller 1 with an integrated clutch and clutch housing 9. The clutch 9 is integrated on the rear 13 in the impeller 1. This has the advantage that a higher packing density is achieved with a constant overall height of the impeller. Reference number 10 denotes the connection for a housing, for example a gear housing. The impeller 1 is detachably connected from the front 12 via a screw 14 to a wheel holder 11. The wheel holder 1 1 is in turn firmly connected to the clutch and the clutch housing 9. The impeller 1 is activated or deactivated via the state of the clutch 9. LIST OF REFERENCE NUMBERS
LaufradWheel
Deckscheibecover disc
Fußscheibebasal disc
Vollschaufelfull blade
Splitterschaufelsplitter blade
Nabehub
Befestigungsbohrungmounting hole
Wuchtbohrungbalancing hole
Kupplung mit Kupplungs-GehäuseCoupling with coupling housing
Anschlussconnection
Radaufnahmewheel
Vorderseitefront
Rückseiteback
Schraube erster Bereich zweiter Bereich
Screw first area second area