WO2016046036A1 - Radial compressor impeller and associated radial compressor - Google Patents

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WO2016046036A1
WO2016046036A1 PCT/EP2015/071174 EP2015071174W WO2016046036A1 WO 2016046036 A1 WO2016046036 A1 WO 2016046036A1 EP 2015071174 W EP2015071174 W EP 2015071174W WO 2016046036 A1 WO2016046036 A1 WO 2016046036A1
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compressor impeller
radial compressor
blades
wheel disc
rounded edge
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PCT/EP2015/071174
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Werner Jonen
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • 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
    • F04D29/30—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • 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
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/304—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the trailing edge of a rotor blade

Definitions

  • the invention relates to a radial compressor impeller with a wheel disc, a cover disk spaced therefrom and arranged therebetween, the wheel disk and the cover disk ver ⁇ binding blades.
  • wheels are used for example in compressors or fans.
  • the wheel disc of such a radial compressor impeller has blades, the z. B. are milled from the solid, then a cover disk is fastened ⁇ tigt on the blades, whereby the radial compressor impeller is formed.
  • a conventional centrifugal compressor impeller is arranged on a ⁇ be driven shaft.
  • the radial compressor impeller is surrounded by a housing, by rotation of the
  • Radial compressor rotor a gas which flows axially into the interim ⁇ rule space between wheel disc and the cover disc, ra ⁇ dial and accelerated in the circumferential direction and be compressed thereby.
  • the flowing gas passes after passing through the radial compressor impeller in a channel of the housing.
  • Radial compressor impeller is coupled by interaction with the wheel sidewall flow. This interaction influences the performance, in particular the achievable printer ⁇ increase and the efficiency of a compressor stage.
  • pressure losses occur in the trailing edge and there are displacement and constriction effects in the impeller outlet flow due to the inflow of gas from the impeller sidewall into the impeller flow. This will increase the pressure of the
  • Radial compressor impeller of the type mentioned inventions ⁇ tion provided according to that the blades have one of the radially outer end of the wheel disc and the cover plate in ⁇ nen spaced end portion with a reduced thickness relative to an adjoining portion.
  • the blades of the radial compressor impeller according to the invention are "shortened", ie formed shortened and they do not extend radially to the outer end of wheel disc and cover disc but they have a radially offset or from the outer end inwardly disposed end portion.
  • the radially outer end portions of the blades a redu ⁇ ed thickness, based on the thickness of the adjacent from ⁇ -section of the blades.
  • the reduced thickness is preferably only provided in front of finely ⁇ in the area of the end portion of the Schau-, whereas the blades in the subsequent section do not have reduced thickness.
  • Compressor be influenced at a specified speed in the desired manner.
  • mixing losses at the impeller outlet, whereby the devisnwir ⁇ ciency is increased decrease.
  • the "cut" of the blades, that is their reduced diameter may be 1% to 15%, based on the “unabridged” diameter d of the wheel and / or cover plate.
  • a further development of the invention provides that the end portions of the vanes each having a saucerun ⁇ an end edge on the suction side. It was recognized that a thick
  • Vane trailing edge causes significant pressure losses with correspondingly pronounced trailing dents in the
  • Impeller flow in addition, there is a mixture of the
  • the rounded edge and the profile of the blade on the suction side preferably merge into one another continuously.
  • Wheel disc - and a is a factor between 0.1 and 0.3, which is preferably 0.2.
  • the rounded edge does not extend over the entire width of the radial outer end of the blades, but only over about two-thirds of the width.
  • the radial outer end of the blades is parallel to the outer periphery of Wheel disc and the cover plate formed, alternatively, it may also be formed as a tangent.
  • the end sections of the blades each have a rounded edge on the pressure side. Analogously or vice versa to the rounded edge on the suction side thus has the pressure side on a rounded edge. Accordingly, the aerodynamic properties of the self ⁇ centrifugal compressor impeller according to the invention can in a targeted manner by modifying the profile of the suction side
  • the rounded edge may have a radius R, R ⁇ at least nä ⁇ herungrios the equation corresponds to b-d, where d is the diameter of the cover disc or the wheel disc and b is a factor between 0.1 and 0.3 which preferably carries 0.2 be ⁇ .
  • a variant of the radial compressor impeller according to the invention provides that approximately one third of the width of the ra ⁇ dialen outer end of the blades is approximately parallel to the outer periphery of the wheel disc and the cover disk is formed and that the rounded edge adjoins thereto.
  • the invention relates to a centrifugal compressor having a radial compressor impeller of the type described, which is accommodated in a housing.
  • FIG. 1 is a sectional view of a detail of a he ⁇ inventive radial compressor impeller.
  • FIG. 2 shows a section through the blade shown in FIG. 1 along the line II - II;
  • FIG. 1 is a sectional view of a detail of a he ⁇ inventive radial compressor impeller.
  • FIG. 2 shows a section through the blade shown in FIG. 1 along the line II - II;
  • FIG. 1 is a sectional view of a detail of a he ⁇ inventive radial compressor impeller.
  • FIG. 2 shows a section through the blade shown in FIG. 1 along the line II - II;
  • Fig. 3 is a similar sectional view as in FIG.
  • FIG. 4 shows a detail of FIG. 3 in the region of the end section of the blade
  • FIG. 5 is a similar sectional view of a show ⁇ fel as in Figure 2 according to another embodiment ⁇ example.
  • Fig. 6 shows a detail of the blade shown in Fig. 5 in the region of the end portion of the blade.
  • FIG. 1 shows a part of a radial compressor impeller 1 comprising a wheel disc 2 mounted on a shaft (not shown).
  • the radial compressor impeller 1 comprises a distance from the wheel disc 2 cover disk 3.
  • the space between the wheel ⁇ disc 2 and cover plate 3 are distributed circumferentially disposed blades 4 are arranged.
  • Radial compressor impeller 1 is surrounded on the outside by a housing 5, which is only partially shown in Fig. 1.
  • a gas flowing axially in the direction indicated by an arrow 6 can be accelerated radially and circumferentially and thereby compressed.
  • the gas passes through the radial compressor impeller 1 and flows into a flow channel 7 formed in the housing 5.
  • Fig. 2 is a sectional view of the
  • the blade 4 has an aerodynamic profile and a suction side includes a pressure side 8 and 9, the blade 4 has a nä ⁇ herungmac constant thickness over its length.
  • the blade 4 has an end portion 10 which is spaced from the radially outer end 11 of the wheel disc 2 and the cover disc 3 arranged approximately parallel thereto inwardly. Accordingly, the blade 4 is shortened at its radially outer end as compared with a conventional blade.
  • a radial compressor impeller for example, after performing a sketchStandtests, be modified by turning so that it reaches a predetermined increase in pressure , As part of the production of a new
  • the end portion of the blade can of course also be formed directly as shown in Fig. 2, ie with a spaced from the outer end of the wheel disc end portion.
  • FIGS. 3 and 4 show a further embodiment of a radial compressor impeller, wherein only - as in FIG. 2 - a section through a blade and in FIG. 4 a detail of the view of FIG. 3 is shown.
  • the blade 12 shown in Fig. 3 basically corresponds to the blade 4 shown in Fig. 2.
  • the blade 12 has an end portion 13 which is spaced from the radially outer end of the wheel disc 2 inwardly.
  • the end portion 13 of the blade 12 on the suction ⁇ page 8 a rounded edge 14.
  • the rounded edge 14 and the profile of the blade 12 on the suction side 8 merge into one another continuously, at this point the tangent condition is fulfilled, ie the edge 14 and the edge of the profile of the blade 12 have the same tangent at the point of contact.
  • the rounded edge 14 is a circle segment with a radius R us, which corresponds approximately to 0.2 times the diameter d of the wheel disc 2.
  • FIG. 4 it can be seen that approximately one third of the (not rounded) width of the radially outer end section 13 of the blade 12 is approximately parallel to the outer circumference of the wheel disc 2 and that the rounded edge 14 adjoins it.
  • the outer edge of the end portion 13 and the rounded edge 14 enclose an angle slightly greater than 90 °.
  • the rounded edge 14 having end portion 13 can be ⁇ 12 forms either directly in the preparation of blade 12 or integrally formed with the blades wheel disc, alternatively, the end portion 13 and subsequently by overtightening of a conventional blade is manufactured be.
  • the preparation of the rounded edge 14 may thus be regarded as "rounding up", that is normally present at this point edge is provided with a Ra ⁇ dius. Figs.
  • FIG. 5 and 6 show another embodiment ei ⁇ nes radial compressor impeller in the region of a blade, wherein Fig. 5 is a view similar to Figs. 2 and 3 and Fig. 6 is an enlarged detail of the blade shown in Fig. 5.
  • the blade 15 shown in FIGS. 5 and 6 has, in accordance with the exemplary embodiment shown in FIG. 2, an end section 16 which extends from the radial outer end 11 of the wheel disc 2 is spaced.
  • the end portion 16 of the "shortened" blade 15 has on the pressure side 9 a to ⁇ rounded edge 17. As best seen in Fig. 6 is to go see the rounded edge 17 and the outer contour of the Schau- fei 15 on the pressure side 9 The tangent condition is met at the point of contact.
  • the rounded edge 17 is formed as a circle segment whose radius corresponds to about 0.2 times the diameter d of the wheel disc 2. In other embodiments, a different radius can be provided, this can, for example, between 0.15 d and 0.25 d betra ⁇ gene. About one third of the width of the radial end portion 16 of the blade 15 is formed parallel to the outer periphery of the wheel disc 2, this is followed by the rounded edge 17, which thus extends approximately over two-thirds of the (gedach ⁇ th) width.
  • a conventional radial compressor impeller can be machined by Ausdre ⁇ hen of the radial end portion of the blades and by rounding on the pressure side, that results in the Radialverêtrlaufrad shown in Figs. 5 and 6.
  • Radial compressor impeller are formed directly by milling or other manufacturing process.
  • the different methods of influencing the flow conditions shown in the embodiments cause pressure losses are reduced and that a uner ⁇ desired mixing of fluid in the impeller side is reduced with fluid in the region of the impeller passage or avoided. In this way, the efficiency of the impeller stage increases.
  • the measures shown in the various embodiments described can also be combined with each other.
  • To provide a centrifugal compressor impeller with The modifications made in the area of the end sections of the blades can also be modified. For example, a rounded edge may be provided both on the suction side and on the pressure side. In addition, the remaining length of the blades in the radial direction or the distance from the outer edge of the wheel disc can be adjusted.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a radial compressor impeller (1) comprising a wheel disc (2), a cover disc (3) arranged at a distance from said wheel disc, and blades (4, 12, 15) arranged therebetween and connecting the wheel disc (2) and the cover disc (3). According to the invention, said blades have an end portion (10, 13, 16), which is arranged at a distance from the radial outer end of the wheel disc (2) and the cover disc (3) towards the inside and has a reduced thickness with respect to an adjoining section.

Description

Beschreibung description
Radialverdichterlaufrad und zugehöriger Radialverdichter Die Erfindung betrifft ein Radialverdichterlaufrad mit einer Radscheibe, einer davon beabstandeten Deckscheibe und dazwischen angeordneten, die Radscheibe und die Deckscheibe ver¬ bindenden Schaufeln. Derartige Laufräder kommen beispielsweise bei Kompressoren oder Ventilatoren zum Einsatz. The invention relates to a radial compressor impeller with a wheel disc, a cover disk spaced therefrom and arranged therebetween, the wheel disk and the cover disk ver ¬ binding blades. Such wheels are used for example in compressors or fans.
Die Radscheibe eines derartigen Radialverdichterlaufrads weist Schaufeln auf, die z. B. aus dem Vollen gefräst sind, anschließend wird auf den Schaufeln eine Deckscheibe befes¬ tigt, wodurch das Radialverdichterlaufrad gebildet wird. The wheel disc of such a radial compressor impeller has blades, the z. B. are milled from the solid, then a cover disk is fastened ¬ tigt on the blades, whereby the radial compressor impeller is formed.
Ein herkömmliches Radialverdichterlaufrad ist auf einer ange¬ triebenen Welle angeordnet. Das Radialverdichterlaufrad ist von einem Gehäuse umgeben, durch Rotation des A conventional centrifugal compressor impeller is arranged on a ¬ be driven shaft. The radial compressor impeller is surrounded by a housing, by rotation of the
Radialverdichterlaufrads kann ein Gas, das axial in den Zwi¬ schenraum zwischen Radscheibe und Deckscheibe einströmt, ra¬ dial und in Umfangsrichtung beschleunigt und dadurch verdichtet werden. Das strömende Gas gelangt nach dem Passieren des Radialverdichterlaufrads in einen Kanal des Gehäuses. Radial compressor rotor, a gas which flows axially into the interim ¬ rule space between wheel disc and the cover disc, ra ¬ dial and accelerated in the circumferential direction and be compressed thereby. The flowing gas passes after passing through the radial compressor impeller in a channel of the housing.
Die Strömung im Laufradaustritt eines rotierenden The flow in the impeller outlet of a rotating
Radialverdichterlaufrads ist durch Interaktion mit der Rad- seitenraumströmung gekoppelt. Diese Interaktion beeinflusst das Leistungsverhalten, insbesondere die erzielbare Drucker¬ höhung und den Wirkungsgrad einer Verdichterstufe. Im Bereich der rotierenden Hinterkante einer Laufradschaufel entstehen Druckverluste in der Nachlaufdelle und es kommt zu Verdrän- gungs- und Einschnürungseffekten in der Laufradaustrittsströ- mung durch Einströmen von Gas aus dem Radseitenraum in die Laufradströmung . Dadurch wird die Druckerhöhung des Radial compressor impeller is coupled by interaction with the wheel sidewall flow. This interaction influences the performance, in particular the achievable printer ¬ increase and the efficiency of a compressor stage. In the area of the rotating trailing edge of an impeller blade, pressure losses occur in the trailing edge and there are displacement and constriction effects in the impeller outlet flow due to the inflow of gas from the impeller sidewall into the impeller flow. This will increase the pressure of the
Radialverdichterlaufrads in unerwünschter Weise reduziert. Diese Interaktionen zwischen der Laufradaustrittsströmung und der Radseitenraumströmung wurden durch aufwendige SD- Strömungssimulationen aufgezeigt . Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Radial compressor impeller undesirably reduced. These interactions between the impeller exit flow and the wheel sidewall flow were demonstrated by elaborate SD flow simulations. The invention is therefore based on the object
Radialverdichterlaufrad anzugeben, das so ausgebildet ist, dass sich eine gewünschte Druckerhöhung einer Verdichterstufe einstellt . Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem  Specify radial compressor impeller, which is designed so that sets a desired pressure increase of a compressor stage. To solve this problem is at a
Radialverdichterlaufrad der eingangs genannten Art erfin¬ dungsgemäß vorgesehen, dass die Schaufeln einen von dem radialen äußeren Ende der Radscheibe und der Deckscheibe nach in¬ nen beabstandeten Endabschnitt mit einer reduzierten Dicke bezogen auf einen sich daran anschließenden Abschnitt aufweisen . Radial compressor impeller of the type mentioned inventions ¬ tion provided according to that the blades have one of the radially outer end of the wheel disc and the cover plate in ¬ nen spaced end portion with a reduced thickness relative to an adjoining portion.
Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Radialverdichterlaufrad, bei dem die Schaufeln sich bis zu dem Außenumfang von Rad- scheibe und Deckscheibe erstrecken, sind die Schaufeln des erfindungsgemäßen Radialverdichterlaufrads „gekürzt", d. h. verkürzt ausgebildet und sie erstrecken sich radial nicht bis zum äußeren Ende von Radscheibe und Deckscheibe sondern sie weisen einen vom äußeren Ende radial nach innen versetzten bzw. angeordneten Endabschnitt auf. Darüber hinaus weisen die radial äußeren Endabschnitte der Schaufeln auch eine redu¬ zierte Dicke auf, bezogen auf die Dicke des benachbarten Ab¬ schnitts der Schaufeln. Die reduzierte Dicke ist dabei vor¬ zugsweise lediglich im Bereich des Endabschnitts der Schau- fein vorgesehen, wohingegen die Schaufeln in dem sich daran anschließenden Abschnitt keine reduzierte Dicke aufweisen. Durch die auf diese Weise angepasste Gestaltung des Laufra¬ daustritts kann die Interaktion von Laufradströmung und Radseitenraumströmung und damit die Druckerhöhung der In contrast to a conventional radial compressor impeller in which the blades extend to the outer circumference of wheel disc and cover plate, the blades of the radial compressor impeller according to the invention are "shortened", ie formed shortened and they do not extend radially to the outer end of wheel disc and cover disc but they have a radially offset or from the outer end inwardly disposed end portion. in addition, the radially outer end portions of the blades a redu ¬ ed thickness, based on the thickness of the adjacent from ¬-section of the blades. the reduced thickness is preferably only provided in front of finely ¬ in the area of the end portion of the Schau-, whereas the blades in the subsequent section do not have reduced thickness. Owing to the matched in this way design of Laufra ¬ daustritts the interaction of impeller flow and can Radseitenraumströmun g and thus the pressure increase of
Verdichterstufe bei einer festgelegten Drehzahl in gewünschter Weise beeinflusst werden. Darüber hinaus verringern sich Mischungsverluste am Laufradaustritt, wodurch der Stufenwir¬ kungsgrad gesteigert wird. Die „Kürzung" der Schaufeln, das heißt deren verringerter Durchmesser kann 1 % bis 15 % betragen, bezogen auf den „ungekürzten" Durchmesser d der Rad- und/oder Deckscheibe. Compressor be influenced at a specified speed in the desired manner. In addition, mixing losses at the impeller outlet, whereby the Stufenwir ¬ ciency is increased decrease. The "cut" of the blades, that is their reduced diameter may be 1% to 15%, based on the "unabridged" diameter d of the wheel and / or cover plate.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Endabschnitte der Schaufeln an der Saugseite jeweils eine abgerun¬ dete Kante aufweisen. Es wurde erkannt, dass eine dicke A further development of the invention provides that the end portions of the vanes each having a abgerun ¬ an end edge on the suction side. It was recognized that a thick
Schaufelhinterkante deutliche Druckverluste verursacht mit entsprechend ausgeprägten Nachlaufdellen in der Vane trailing edge causes significant pressure losses with correspondingly pronounced trailing dents in the
Laufradabströmung, zudem erfolgt eine Mischung des das  Impeller flow, in addition, there is a mixture of the
Radialverdichterlaufrad durchströmenden Gases mit dem Gas in den Radseitenräumen. Vorzugsweise gehen die abgerundete Kante und das Profil der Schaufel an der Saugseite stetig ineinander über. Das bedeu¬ tet, dass die abgerundete Kante und das Profil der Schaufel an der Saugseite, d. h. die Saugseitenkontur, stufenlos inei¬ nander übergehen, d. h. die abgerundete Kante und das Profil der Schaufel weisen an dem Berührpunkt dieselbe Tangente auf. Radial compressor impeller flowing gas with the gas in the Radseitenräumen. The rounded edge and the profile of the blade on the suction side preferably merge into one another continuously. The signified ¬ tet that the rounded edge, and that the suction surface profile, continuously INEI ¬ Nander pass, that the rounded edge and the profile of the blade at the point of contact have the same tangent the profile of the blade on the suction side.
Bei dem erfindungsgemäßen Radialverdichterlaufrad wird es be¬ vorzugt, dass die abgerundete Kante einen Radius R aufweist, der zumindest näherungsweise der Gleichung R~ -a -d ent- spricht, wobei d der Durchmesser der Deckscheibe bzw. derIn the inventive centrifugal compressor impeller will be ¬ vorzugt that the rounded edge has a radius R, speaks at least approximately to the equation R ~ -a -d corresponds, where d is the diameter of the cover disc or the
Radscheibe - und a ein Faktor zwischen 0,1 und 0,3 ist, der vorzugsweise 0,2 beträgt. Wheel disc - and a is a factor between 0.1 and 0.3, which is preferably 0.2.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass näherungsweise ein Drittel der Breite des radialen äußeren Endes der Schaufeln näherungsweise parallel zum Au¬ ßenumfang der Radscheibe und der Deckscheibe ausgebildet ist und dass sich die abgerundete Kante daran anschließt. Dement¬ sprechend erstreckt sich die abgerundete Kante nicht über die gesamte Breite des radialen äußeren Endes der Schaufeln, sondern lediglich über etwa zwei Drittel der Breite. Das radiale äußere Ende der Schaufeln ist parallel zum Außenumfang der Radscheibe und der Deckscheibe ausgebildet, alternativ kann es auch als Tangente ausgebildet sein. In a further embodiment of the invention, it may be provided that approximately one third of the width of the radial outer end of the blades is approximately parallel to the Au ¬ ßenumfang the wheel disc and the cover plate is formed and that the rounded edge adjoins thereto. Dement ¬ speaking, the rounded edge does not extend over the entire width of the radial outer end of the blades, but only over about two-thirds of the width. The radial outer end of the blades is parallel to the outer periphery of Wheel disc and the cover plate formed, alternatively, it may also be formed as a tangent.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die Endabschnitte der Schaufeln an der Druckseite jeweils eine abgerundete Kan¬ te aufweisen. Analog bzw. umgekehrt zu der abgerundeten Kante an der Saugseite weist somit die Druckseite eine abgerundete Kante auf. Dementsprechend können die aerodynamischen Eigen¬ schaften des erfindungsgemäßen Radialverdichterlaufrads ge- zielt durch Modifikation des Profils an der Saugseite It is also within the scope of the invention that the end sections of the blades each have a rounded edge on the pressure side. Analogously or vice versa to the rounded edge on the suction side thus has the pressure side on a rounded edge. Accordingly, the aerodynamic properties of the self ¬ centrifugal compressor impeller according to the invention can in a targeted manner by modifying the profile of the suction side
und/oder der Druckseite beeinflusst werden. Üblicherweise ist entweder die Saugseite oder die Druckseite abgerundet, da beide Effekte einander entgegenwirken. Auch bei der Druckseite wird es bevorzugt, dass die abgerun¬ dete Kante und das Profil der Schaufel stetig ineinander übergehen, d. h. im Berührpunkt sind die Tangenten identisch. and / or the print side are influenced. Usually either the suction side or the pressure side is rounded, since both effects counteract each other. Even when the pressure side it is preferred that the abgerun ¬ an end edge and the profile of the blade continuously merge into one another, that at the contact the tangents are identical.
Bei dem erfindungsgemäßen Radialverdichterlaufrad kann die abgerundete Kante einen Radius R aufweisen, der zumindest nä¬ herungsweise der Gleichung R ~ b -d entspricht, wobei d der Durchmesser der Deckscheibe bzw. der Radscheibe und b ein Faktor zwischen 0,1 und 0,3 ist, der vorzugsweise 0,2 be¬ trägt . In the inventive centrifugal compressor impeller, the rounded edge may have a radius R, R ~ at least nä ¬ herungsweise the equation corresponds to b-d, where d is the diameter of the cover disc or the wheel disc and b is a factor between 0.1 and 0.3 which preferably carries 0.2 be ¬ .
Eine Variante des erfindungsgemäßen Radialverdichterlaufrads sieht vor, dass näherungsweise ein Drittel der Breite des ra¬ dialen äußeren Endes der Schaufeln näherungsweise parallel zum Außenumfang der Radscheibe und der Deckscheibe ausgebil- det ist und dass sich die abgerundete Kante daran anschließt. A variant of the radial compressor impeller according to the invention provides that approximately one third of the width of the ra ¬ dialen outer end of the blades is approximately parallel to the outer periphery of the wheel disc and the cover disk is formed and that the rounded edge adjoins thereto.
Daneben betrifft die Erfindung einen Radialverdichter, der ein Radialverdichterlaufrad der beschriebenen Art aufweist, das in einem Gehäuse aufgenommen ist. In addition, the invention relates to a centrifugal compressor having a radial compressor impeller of the type described, which is accommodated in a housing.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen: Fig. 1 eine geschnittene Ansicht eines Details eines er¬ findungsgemäßen Radialverdichterlaufrads ; Fig. 2 einen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Schaufel entlang der Linie II - II; The invention will be described in more detail with reference to Ausführungsbeispie ¬ len with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show: 1 is a sectional view of a detail of a he ¬ inventive radial compressor impeller. FIG. 2 shows a section through the blade shown in FIG. 1 along the line II - II; FIG.
Fig. 3 eine ähnliche geschnittene Darstellung wie in Fig. Fig. 3 is a similar sectional view as in FIG.
2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;  2 according to another embodiment;
Fig. 4 ein Detail von Fig. 3 im Bereich des Endabschnitts der Schaufel; FIG. 4 shows a detail of FIG. 3 in the region of the end section of the blade; FIG.
Fig. 5 eine ähnliche geschnittene Darstellung einer Schau¬ fel wie in Fig. 2 gemäß einem weiteren Ausführungs¬ beispiel; und 5 is a similar sectional view of a show ¬ fel as in Figure 2 according to another embodiment ¬ example. and
Fig. 6 ein Detail der in Fig. 5 gezeigten Schaufel im Bereich des Endabschnitts der Schaufel. Fig. 6 shows a detail of the blade shown in Fig. 5 in the region of the end portion of the blade.
Die geschnittene Ansicht von Fig. 1 zeigt einen Teil eines Radialverdichterlaufrads 1, das eine Radscheibe 2 umfasst, die auf einer Welle (nicht gezeigt) befestigt ist. Daneben umfasst das Radialverdichterlaufrad 1 eine von der Radscheibe 2 beabstandete Deckscheibe 3. In dem Freiraum zwischen Rad¬ scheibe 2 und Deckscheibe 3 sind in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Schaufeln 4 angeordnet. Das The sectional view of Fig. 1 shows a part of a radial compressor impeller 1 comprising a wheel disc 2 mounted on a shaft (not shown). In addition, the radial compressor impeller 1 comprises a distance from the wheel disc 2 cover disk 3. In the space between the wheel ¬ disc 2 and cover plate 3 are distributed circumferentially disposed blades 4 are arranged. The
Radialverdichterlaufrad 1 ist außenseitig von einem Gehäuse 5 umgeben, das in Fig. 1 lediglich teilweise gezeigt ist. Wenn das auf einer Welle befestigte Radialverdichterlaufrad 1 in Rotation versetzt wird, kann ein Gas, das axial in der durch einen Pfeil 6 angegebenen Richtung einströmt, radial und in Umfangsrichtung beschleunigt und dadurch verdichtet werden. Das Gas passiert das Radialverdichterlaufrad 1 und strömt in einen in dem Gehäuse 5 ausgebildeten Strömungskanal 7.  Radial compressor impeller 1 is surrounded on the outside by a housing 5, which is only partially shown in Fig. 1. When the centrifugal compressor impeller 1 mounted on a shaft is rotated, a gas flowing axially in the direction indicated by an arrow 6 can be accelerated radially and circumferentially and thereby compressed. The gas passes through the radial compressor impeller 1 and flows into a flow channel 7 formed in the housing 5.
Fig. 2 ist eine geschnittene Ansicht des Fig. 2 is a sectional view of the
Radialverdichterlaufrads 1 von Fig. 1 entlang der Linie II - II. In Fig. 2 ist dabei lediglich der Schnitt durch die Radial compressor impeller 1 of Fig. 1 along the line II - II. In Fig. 2 is only the section through the
Schaufel 4 sowie ein Teil der Radscheibe 2 gezeigt, die einstückig mit der Schaufel 4 ausgebildet ist. Die Schaufel 4 weist ein aerodynamisches Profil auf und umfasst eine Saug- seite 8 und eine Druckseite 9. Die Schaufel 4 weist eine nä¬ herungsweise gleichbleibende Dicke über ihre Länge auf. Shovel 4 and a part of the wheel disc 2, which is formed integrally with the blade 4. The blade 4 has an aerodynamic profile and a suction side includes a pressure side 8 and 9, the blade 4 has a nä ¬ herungsweise constant thickness over its length.
In Fig. 2 erkennt man, dass die Schaufel 4 einen Endabschnitt 10 aufweist, der von dem radialen äußeren Ende 11 der Radscheibe 2 sowie der dazu näherungsweise parallel angeordneten Deckscheibe 3 nach innen beabstandet ist. Dementsprechend ist die Schaufel 4 im Vergleich zu einer herkömmlichen Schaufel an ihrem in Radialrichtung äußeren Ende gekürzt. Das gekürzte Schaufelende, das z. B. durch eine spanende Bearbeitung, ins- besondere durch Ausdrehen, hergestellt werden kann, bewirkt eine Reduktion der Druckerhöhung des Radialverdichterlaufrads 1. Somit kann ein Radialverdichterlaufrad, beispielsweise nach der Durchführung eines PrüfStandtests , durch Ausdrehen so modifiziert werden, dass es eine vorgegebene Druckerhöhung erreicht. Im Rahmen der Herstellung eines neuen In Fig. 2 it can be seen that the blade 4 has an end portion 10 which is spaced from the radially outer end 11 of the wheel disc 2 and the cover disc 3 arranged approximately parallel thereto inwardly. Accordingly, the blade 4 is shortened at its radially outer end as compared with a conventional blade. The shortened blade end, the z. B. by a machining, in particular by turning, can be produced, causes a reduction in the pressure increase of the radial compressor impeller 1. Thus, a radial compressor impeller, for example, after performing a PrüfStandtests, be modified by turning so that it reaches a predetermined increase in pressure , As part of the production of a new
Radialverdichterlaufrads kann der Endabschnitt der Schaufel selbstverständlich auch direkt wie in Fig. 2 gezeigt ausgebildet werden, d. h. mit einem vom äußeren Ende der Radscheibe beabstandeten Endabschnitt. Andererseits kann ein bereits vorhandenes Radialverdichterlaufrad in der beschriebenen Wei¬ se mechanisch spanend durch Ausdrehen bearbeitet werden, um die Schaufeln im Laufradaustrittsbereich zu kürzen. Radial compressor impeller, the end portion of the blade can of course also be formed directly as shown in Fig. 2, ie with a spaced from the outer end of the wheel disc end portion. On the other hand, an already existing radial compressor impeller in the described Wei ¬ se machined by machining to be machined to shorten the blades in the impeller outlet area.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel ei- nes Radialverdichterlaufrads , wobei lediglich - ähnlich wie in Fig. 2 - ein Schnitt durch eine Schaufel und in Fig. 4 ein Detail der Ansicht von Fig. 3 gezeigt ist. FIGS. 3 and 4 show a further embodiment of a radial compressor impeller, wherein only - as in FIG. 2 - a section through a blade and in FIG. 4 a detail of the view of FIG. 3 is shown.
Die in Fig. 3 gezeigte Schaufel 12 entspricht grundsätzlich der in Fig. 2 gezeigten Schaufel 4. Insbesondere weist die Schaufel 12 einen Endabschnitt 13 auf, der von dem radialen äußeren Ende der Radscheibe 2 nach innen beabstandet ist. Wie am besten in der vergrößerten Ansicht von Fig. 4 erkennbar ist, weist der Endabschnitt 13 der Schaufel 12 an der Saug¬ seite 8 eine abgerundete Kante 14 auf. Die abgerundete Kante 14 und das Profil der Schaufel 12 an der Saugseite 8 gehen stetig ineinander über, an dieser Stelle ist die Tangentenbe- dingung erfüllt, d. h. die Kante 14 und die Kante des Profils der Schaufel 12 besitzen im Berührpunkt dieselbe Tangente. The blade 12 shown in Fig. 3 basically corresponds to the blade 4 shown in Fig. 2. In particular, the blade 12 has an end portion 13 which is spaced from the radially outer end of the wheel disc 2 inwardly. As best seen in the enlarged view of FIG is, the end portion 13 of the blade 12 on the suction ¬ page 8 a rounded edge 14. The rounded edge 14 and the profile of the blade 12 on the suction side 8 merge into one another continuously, at this point the tangent condition is fulfilled, ie the edge 14 and the edge of the profile of the blade 12 have the same tangent at the point of contact.
Die abgerundete Kante 14 ist ein Kreissegment mit einem Radi¬ us R, der näherungsweise dem 0,2-fachen des Durchmessers d der Radscheibe 2 entspricht. The rounded edge 14 is a circle segment with a radius R us, which corresponds approximately to 0.2 times the diameter d of the wheel disc 2.
In Fig. 4 erkennt man, dass näherungsweise ein Drittel der (nicht abgerundeten) Breite des radialen äußeren Endabschnitts 13 der Schaufel 12 näherungsweise parallel zum Au- ßenumfang der Radscheibe 2 ausgebildet ist und dass sich die abgerundete Kante 14 daran anschließt. Die Außenkante des Endabschnitts 13 und die abgerundete Kante 14 schließen einen Winkel ein, der etwas größer als 90° ist. Der die abgerundete Kante 14 aufweisende Endabschnitt 13 kann entweder direkt bei der Herstellung der Schaufel 12 bzw. der integral mit den Schaufeln ausgebildeten Radscheibe 12 ausge¬ bildet werden, alternativ kann der Endabschnitt 13 auch nachträglich durch Überdrehen einer herkömmlichen Schaufel herge- stellt werden. Die Herstellung der abgerundeten Kante 14 kann somit als „Aufrunden" angesehen werden, d. h. die an dieser Stelle herkömmlicherweise vorhandene Kante wird mit einem Ra¬ dius versehen. Die Fig. 5 und 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel ei¬ nes Radialverdichterlaufrads im Bereich einer Schaufel, wobei Fig. 5 eine ähnliche Darstellung wie die Fig. 2 und 3 zeigt und Fig. 6 ein vergrößertes Detail der in Fig. 5 gezeigten Schaufel darstellt. In FIG. 4 it can be seen that approximately one third of the (not rounded) width of the radially outer end section 13 of the blade 12 is approximately parallel to the outer circumference of the wheel disc 2 and that the rounded edge 14 adjoins it. The outer edge of the end portion 13 and the rounded edge 14 enclose an angle slightly greater than 90 °. The rounded edge 14 having end portion 13 can be ¬ 12 forms either directly in the preparation of blade 12 or integrally formed with the blades wheel disc, alternatively, the end portion 13 and subsequently by overtightening of a conventional blade is manufactured be. The preparation of the rounded edge 14 may thus be regarded as "rounding up", that is normally present at this point edge is provided with a Ra ¬ dius. Figs. 5 and 6 show another embodiment ei ¬ nes radial compressor impeller in the region of a blade, wherein Fig. 5 is a view similar to Figs. 2 and 3 and Fig. 6 is an enlarged detail of the blade shown in Fig. 5.
Die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Schaufel 15 weist in Über¬ einstimmung mit dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel einen Endabschnitt 16 auf, der von dem radialen äußeren Ende 11 der Radscheibe 2 beabstandet ist. Der Endabschnitt 16 der „verkürzten" Schaufel 15 weist an der Druckseite 9 eine abge¬ rundete Kante 17 auf. Wie am besten in Fig. 6 zu sehen ist, gehen die abgerundete Kante 17 und die Außenkontur der Schau- fei 15 an der Druckseite 9 stetig ineinander über. An dem Berührpunkt ist die Tangentenbedingung erfüllt. The blade 15 shown in FIGS. 5 and 6 has, in accordance with the exemplary embodiment shown in FIG. 2, an end section 16 which extends from the radial outer end 11 of the wheel disc 2 is spaced. The end portion 16 of the "shortened" blade 15 has on the pressure side 9 a abge ¬ rounded edge 17. As best seen in Fig. 6 is to go see the rounded edge 17 and the outer contour of the Schau- fei 15 on the pressure side 9 The tangent condition is met at the point of contact.
In Fig. 6 ist ferner gezeigt, dass die abgerundete Kante 17 als Kreissegment ausgebildet ist, dessen Radius etwa dem 0,2- fachen des Durchmessers d der Radscheibe 2 entspricht. Bei anderen Ausführungen kann ein anderer Radius vorgesehen sein, dieser kann beispielsweise zwischen 0,15 d und 0,25 d betra¬ gen . Etwa ein Drittel der Breite des radialen Endabschnitts 16 der Schaufel 15 ist parallel zum Außenumfang der Radscheibe 2 ausgebildet, daran schließt sich die abgerundete Kante 17 an, die sich somit näherungsweise über zwei Drittel der (gedach¬ ten) Breite erstreckt. In Fig. 6 it is further shown that the rounded edge 17 is formed as a circle segment whose radius corresponds to about 0.2 times the diameter d of the wheel disc 2. In other embodiments, a different radius can be provided, this can, for example, between 0.15 d and 0.25 d betra ¬ gene. About one third of the width of the radial end portion 16 of the blade 15 is formed parallel to the outer periphery of the wheel disc 2, this is followed by the rounded edge 17, which thus extends approximately over two-thirds of the (gedach ¬ th) width.
Ein herkömmliches Radialverdichterlaufrad kann durch Ausdre¬ hen des radialen Endabschnitts der Schaufeln und durch Abrunden auf der Druckseite so spanend bearbeitet werden, dass sich das in den Fig. 5 und 6 gezeigte Radialverdichterlaufrad ergibt. Andererseits kann die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Form der Schaufel 15 bei der Herstellung eines neuen A conventional radial compressor impeller can be machined by Ausdre ¬ hen of the radial end portion of the blades and by rounding on the pressure side, that results in the Radialverdichterlaufrad shown in Figs. 5 and 6. On the other hand, the shape of the blade 15 shown in Figs. 5 and 6 in the manufacture of a new
Radialverdichterlaufrads direkt durch Fräsen oder ein anderes Fertigungsverfahren gebildet werden. Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten unterschiedlichen Methoden der Beeinflussung der Strömungsverhältnisse bewirken, dass Druckverluste verringert werden und dass eine uner¬ wünschte Vermischung von Fluid im Bereich der Radseitenräume mit Fluid im Bereich des Laufradaustritts verringert oder vermieden wird. Auf diese Weise steigt der Wirkungsgrad der Laufradstufe. Die in den verschiedenen beschriebenen Ausführungsbeispielen gezeigten Maßnahmen können auch miteinander kombiniert werden. Um ein Radialverdichterlaufrad mit defi- nierten Eigenschaften zu erhalten, können die vorgenommenen Modifikationen im Bereich der Endabschnitte der Schaufeln auch modifiziert werden. Beispielsweise kann eine abgerundete Kante sowohl auf der Saugseite als auch auf der Druckseite vorgesehen sein. Daneben kann auch die verbleibende Länge der Schaufeln in Radialrichtung bzw. der Abstand von der Außenkante der Radscheibe angepasst werden. Radial compressor impeller are formed directly by milling or other manufacturing process. The different methods of influencing the flow conditions shown in the embodiments cause pressure losses are reduced and that a uner ¬ desired mixing of fluid in the impeller side is reduced with fluid in the region of the impeller passage or avoided. In this way, the efficiency of the impeller stage increases. The measures shown in the various embodiments described can also be combined with each other. To provide a centrifugal compressor impeller with The modifications made in the area of the end sections of the blades can also be modified. For example, a rounded edge may be provided both on the suction side and on the pressure side. In addition, the remaining length of the blades in the radial direction or the distance from the outer edge of the wheel disc can be adjusted.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Although the invention in detail has been illustrated approximately example in more detail by the preferred execution and described, the invention is not ¬ limited by the disclosed examples and other variations can be derived by those skilled thereof, without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Radialverdichterlaufrad (1) mit einer Radscheibe (2), einer davon beabstandeten Deckscheibe (3) und dazwischen an- geordneten, die Radscheibe (2) und die Deckscheibe (3) ver¬ bindenden Schaufeln (4, 12, 15), dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (4, 12, 15) einen von dem radialen äußeren Ende der Radscheibe (2) und der Deckscheibe (3) nach innen 1. Radial compressor impeller (1) with a wheel disc (2), a cover disc (3) spaced therefrom and disposed therebetween, the wheel disc (2) and the cover disc (3) ver ¬ binding blades (4, 12, 15), characterized characterized in that the blades (4, 12, 15) one from the radially outer end of the wheel disc (2) and the cover disc (3) inwardly
beabstandeten Endabschnitt (10, 13, 16) mit einer reduzierten Dicke bezogen auf einen sich daran anschließenden Abschnitt aufweisen . spaced end portion (10, 13, 16) having a reduced thickness with respect to an adjoining portion.
2. Radialverdichterlaufrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Durchmesser der Schaufeln (4, 12, 15) 1 % bis 15 % geringer als der Durchmesser d der Rad- und/oder Deckscheibe (3) ist. 2. Radial compressor impeller according to claim 1, characterized in that the diameter of the blades (4, 12, 15) 1% to 15% less than the diameter d of the wheel and / or cover plate (3).
3. Radialverdichterlaufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (13) der Schaufeln (12) an der Saugseite (8) jeweils eine abgerundete Kante (14) aufweisen . 3. Radial compressor impeller according to claim 1 or 2, characterized in that the end portions (13) of the blades (12) on the suction side (8) each have a rounded edge (14).
4. Radialverdichterlaufrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abgerundete Kante und das Profil der 4. Radial compressor impeller according to claim 3, characterized in that the rounded edge and the profile of
Schaufel (12) an der Saugseite (8) stetig ineinander überge¬ hen . Blade (12) on the suction side (8) steadily überge ¬ one another.
5. Radialverdichterlaufrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die abgerundete Kante (14) einen Radius R auf¬ weist, der zumindest näherungsweise der Gleichung R ~ - a -d entspricht, wobei d der Durchmesser der Deckscheibe (3) und/oder der Radscheibe (2) - und a ein Faktor zwischen 0,1 und 0,3 ist, der vorzugsweise 0,2 beträgt. 5. Radial compressor impeller according to claim 4, characterized in that the rounded edge (14) has a radius R ¬ which corresponds at least approximately to the equation R ~ - a -d, where d is the diameter of the cover plate (3) and / or the Wheel disc (2) - and a is a factor between 0.1 and 0.3, which is preferably 0.2.
6. Radialverdichterlaufrad nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass näherungsweise ein Drittel der Breite des radialen äußeren Endes der Schaufeln (12) näherungsweise parallel zum Außenumfang der Radscheibe (2) und/oder der Deckscheibe (3) ausgebildet ist und dass sich die abgerundete Kante (14) daran anschließt. 6. Radial compressor impeller according to one of claims 3 to 5, characterized in that approximately one third of the width of the radially outer end of the blades (12) is approximately parallel to the outer periphery of the wheel disc (2) and / or the cover plate (3) and that the rounded edge (14) adjoins it.
7. Radialverdichterlaufrad nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (16) der Schaufeln (15) an der Druckseite (9) jeweils eine abge¬ rundete Kante (17) aufweisen. 7. Radial compressor impeller according to one of the preceding claims, characterized in that the end portions (16) of the blades (15) on the pressure side (9) each have a abge ¬ rounded edge (17).
8. Radialverdichterlaufrad nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die abgerundete Kante (17) und das Profil der Schaufel (15) an der Druckseite (9) stetig ineinander überge- hen. 8. Radial compressor impeller according to claim 5, characterized marked ¬ characterized in that the rounded edge (17) and the profile of the blade (15) on the pressure side (9) continuously merge into one another.
9. Radialverdichterlaufrad nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abgerundete Kante (17) einen Radius R aufweist, der zumindest näherungsweise der Gleichung R ~ b -d entspricht, wobei d der Durchmesser der Deckscheibe (3) und/oder der Radscheibe (2) und b ein Faktor zwischen 0,1 und 0,3 ist, der vorzugsweise 0,2 beträgt. 9. radial compressor impeller according to claim 5 or 6, characterized in that the rounded edge (17) has a radius R which corresponds at least approximately to the equation R ~ b -d, where d is the diameter of the cover plate (3) and / or the wheel disc (2) and b is a factor between 0.1 and 0.3, which is preferably 0.2.
10. Radialverdichterlaufrad nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass näherungsweise ein Drittel der Breite des radialen äußeren Endes der Schaufeln (15) näherungsweise parallel zum Außenumfang der Radscheibe (2) und der Deckscheibe (3) ausgebildet ist und dass sich die abge¬ rundete Kante (17) daran anschließt. Radialverdichter, umfassend ein Radialverdichterlaufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10. 10. Radial compressor impeller according to one of claims 7 to 9, characterized in that approximately one third of the width of the radial outer end of the blades (15) is approximately parallel to the outer periphery of the wheel disc (2) and the cover plate (3) and that the abge ¬ rounded edge (17) adjoins it. A radial compressor comprising a centrifugal compressor impeller according to any one of claims 1 to 10.
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