WO2022128396A1 - Verdichterrad für den verdichter einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verdichterrad für den verdichter einer brennkraftmaschine Download PDF

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Igor Makarenko
Stefan Reuter
Bernhard LEHMAYR
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Vitesco Technologies GmbH
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    • F05D2250/70—Shape

Definitions

  • the present invention relates to a compressor wheel for the compressor of an internal combustion engine.
  • Exhaust gas turbochargers are already known. They have, inter alia, a turbine and a compressor, the turbine being equipped with a turbine wheel and the compressor being equipped with a compressor wheel.
  • exhaust gas recirculation in the exhaust system of an internal combustion engine equipped with an exhaust gas turbocharger in order to reduce undesirable exhaust gas emissions, in particular nitrogen oxide emissions, in Otto and diesel engines.
  • the exhaust gas is extracted from the exhaust system.
  • the exhaust gas is removed after exhaust gas aftertreatment downstream of a particle filter and fed back upstream of the compressor of the exhaust gas turbocharger.
  • the exhaust gas is mixed with fresh air in the compressor.
  • the exhaust gas When a motor vehicle is in operation, various components of the exhaust gas can cause damage to the compressor wheel.
  • One damage mechanism is corrosion of the compressor wheel material due to corrosive elements in the exhaust gas.
  • the exhaust gas In addition to water vapor and carbon dioxide, the exhaust gas also contains pollutants produced during the combustion process as well as particles from exhaust gas aftertreatment.
  • both the main blades and - if present - the splitter blades of a compressor wheel are designed to be as thin and pointed as possible.
  • the leading edges of the compressor wheel blades are also designed to be pointed or slightly elliptical over their entire radial extent.
  • the shape of a main blade leading edge corresponds to the shape of a splitter blade leading edge that may be present.
  • the object of the invention is to design the compressor of an exhaust gas turbocharger in such a way that damage to the compressor wheel caused by components contained in the exhaust gas during operation of the motor vehicle is reduced.
  • FIG. 5 is another sketch to illustrate the shape of a blade leading edge in the shroud area and in the hub area of a compressor wheel blade
  • FIG. 7 is a sketch to illustrate further embodiments of the invention.
  • FIG. 1 shows sketches of a conventional compressor wheel.
  • the sketch on the left in FIG. 1 shows a perspective view of the conventional compressor wheel and the sketch on the right shows a sectional view of this compressor wheel.
  • the illustrated compressor wheel has a hub 2 extending around a central axis 1 of the compressor wheel. Compressor wheel blades 3a and 3b are provided on this hub.
  • the hub and the compressor wheel blades provided on it are monolithically formed in one piece and are either milled or cast.
  • the radially inner area of the hub 2 is hollow, so that the hub can be attached to the shaft of an exhaust gas turbocharger.
  • the blades mentioned are main blades 3a and splitter blades 3b, with the splitter blades 3b each being arranged between two main blades 3a.
  • the splitter blades 3b are formed shorter in the axial direction of the central axis 1 and lower in the radial direction than the main blades 3a.
  • the main blades 3a have main blade leading edges 3c, which run in the radial direction or predominantly in the radial direction, and an end region 4 on the hub side and an end region 5 remote from the hub to have.
  • the splitter blades 3b have splitter blade entry edges 3d, which also run in the radial direction or predominantly in the radial direction and have a hub-side end area and an end area remote from the hub, which in the assembled state of the compressor wheel corresponds to the flow-guiding contour of the surrounding compressor wheel housing or the compressor frame, the so-called “shroud “ opposite.
  • the end area of the blade leading edges remote from the hub is therefore also referred to in this description as the “shroud-side end area” or “schroud area” or “shroud-side end point”.
  • the blade leading edges can run away from the hub 2 in a straight line in a purely radial direction to the outside.
  • the blade leading edges away from the hub 2 run obliquely away from the straight radial direction or in an arc shape outwards, which is summarized here under the phrase "predominantly in the radial direction", with this phrase also including a course in a purely radial direction includes.
  • both the main blades and the splitter blades are pointed. Alternatively, they can also be elliptical.
  • the sectional view shown on the right-hand side in FIG. 1 shows in particular the hub 2 and a main blade 3a provided on this hub.
  • the leading edge 3c of the main blade 3a has an end point 6 in its hub-side end region 4, which is the connection point connecting the hub with the leading edge of the main blade.
  • the leading edge 3c of the main blade 3a has an end point 7 in its end region 5 radially remote from the hub 2, which is the shroud-side end point of the leading edge of the main blade.
  • FIG. 2 shows sketches of two different conventional compressor wheels.
  • FIG. 2 shows a perspective representation of the conventional compressor wheel already shown in FIG. 1, which has main blades 3a and splitter blades 3b.
  • the sketch shown on the right-hand side in FIG. 2 shows a conventional compressor wheel which has only main blades 3a but no splitter blades 3b.
  • FIG. 3 shows sketches to illustrate the shroud-side end region 5 of a conventional blade leading edge and a blade leading edge according to the invention, which is a main blade.
  • the shroud-side end region 5 of a conventional blade leading edge is shown on the left-hand side in FIG. It can be seen that the leading edge of the blade is elliptical in its shroud-side end region.
  • shroud-side end area 5 of a blade leading edge according to the invention is shown on the right-hand side of FIG. It can be seen that this blade leading edge is blunt in its shroud-side end area.
  • the blade leading edge is elliptical, just like in the prior art.
  • the leading edges of the splitter blades are pointed or elliptical over their entire radial extent, as in the prior art.
  • the above-described blunt configuration of the shroud-side end region of the blade leading edge of a main blade occurs both when the compressor wheel has main blades and splitter blades and when the compressor wheel only has main blades but no splitter blades. Furthermore, the above-described blunt configuration of the shroud-side end region of the blade leading edge of a main blade can be used both with milled and with cast compressor wheels.
  • FIG. 4 shows sketches to illustrate the shape of a blade leading edge according to the invention in the shroud area and in the hub area of a compressor wheel blade.
  • FIG. 4 A sketch is shown on the left-hand side of FIG. 4, in which the design of the blade leading edge in the shroud area is illustrated in a section perpendicular to the blade leading edge.
  • the leading edge of the blade is blunt, specifically designed here in the shape of a semicircle, as is indicated by the circle shown in dashed lines.
  • a/b ⁇ 1 applies, where “a” is the distance from the blade end to the center point M of the rounding and where “b” is the distance between the blade side surface and the center point M running perpendicular to “a”.
  • M is the center point of the fillet of the blade leading edge, which, viewed in section, is determined by the intersection of the chord line of the blade with a line running through the transition points between the blade side surfaces and the start of the fillet.
  • the ratio a/b can advantageously be a/b ⁇ 0.8, in particular also a/b ⁇ 0.5, which characterizes even more truncated versions.
  • FIG. 4 A sketch is shown on the right-hand side of FIG. 4, in which the design of the blade leading edge in the hub area is illustrated.
  • the leading edge of the blade in the hub region is pointed, specifically elliptical here, as is indicated by the ellipse shown.
  • the letter M designates the center point of the ellipse mentioned.
  • FIG. 5 shows a further sketch to illustrate the shape of a blade leading edge in the shroud area and in the hub area of a compressor wheel blade.
  • This sketch also shows that the leading edge of the illustrated compressor wheel blade is elliptical, i.e. pointed, in the end region remote from the hub in the prior art, while in the invention it is blunt, preferably semicircular.
  • the blade leading edge of the compressor wheel blade shown is embodied elliptically in its hub area both in the prior art and in the invention.
  • FIG. 6 shows a further sketch to illustrate the invention.
  • the blade leading edge in the outer diameter area B of the blade leading edge, i.e. in the end area of the blade leading edge remote from the hub, the blade leading edge is blunt, while in the inner diameter area A, i.e. in the hub-side end area of the blade leading edge, it is elliptical.
  • the outer diameter region B corresponds approximately to half the radial extension of the blade leading edge.
  • the relevant ratios of the semi-axes a/b to the corresponding position r at the blade leading edge are shown in the form of area windows. There can be any geometric shapes that lie within the range windows.
  • FIG. Various exemplary embodiments are shown in FIG. Among other things, a linear course of the ratio of the semi-axes a/b over the course of the blade leading edge from the hub to the shroud-side end region, i.e. from the end point 6 of the hub-side end region 4 to the end point 7 of the end region 5 of the blade leading edge remote from the hub (see Figure 6), as illustrated on the left-hand side of FIG. Furthermore, a discontinuous change from a pointed to a blunt shape of the blade leading edge of the compressor wheel is possible, as illustrated in the middle and on the right-hand side of FIG. The transition from the elliptical shape to the obtuse shape is geometrically smooth.
  • the blunt region of the blade leading edge by a combination of a semicircular and an elliptical shape, as is indicated in FIG. 7, top right, with the letters k and e.
  • the side surfaces of the compressor blades run in the region before the transition to the blunt rounding of the blade leading edge over a partial region on an elliptical path towards the blade leading edge.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verdichterrad für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, welches eine sich um eine Mittelachse des Verdichterrades erstreckende Nabe und mit der Nabe verbundene Verdichterradschaufeln enthält, deren Schaufeleintrittskanten in Radialrichtung verlaufen und einen nabenseitigen Endbereich und einen von der Nabe radial abgelegenen Endbereich aufweisen, wobei die Schaufeleintrittskanten in ihrem von der Nabe radial abgelegenen Endbereich stumpf ausgebildet sind.

Description

Beschreibung
Verdichterrad für den Verdichter einer Brenn Kraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verdichterrad für den Verdichter einer Brennkraftmaschine.
Abgasturbolader sind bereits bekannt. Sie weisen unter anderem eine Turbine und einen Verdichter auf, wobei die Turbine mit einem Turbinenrad und der Verdichter mit einem Verdichterrad ausgestattet ist.
Des Weiteren ist es bereits bekannt, im Abgassystem einer mit einem Abgasturbolader ausgestatteten Brennkraftmaschine eine Abgasrückführung zu verwenden, um bei Otto- und Dieselmotoren unerwünschte Abgasemissionen, insbesondere Stickoxidemissionen, zu reduzieren. Im Falle einer externen Abgasrückführung erfolgt eine Entnahme des Abgases aus dem Abgassystem. Speziell bei Verwendung einer Niederdruck-Abgasrückführung wird das Abgas nach erfolgter Abgasnachbehandlung stromab eines Partikelfilters entnommen und stromauf des Verdichters des Abgasturboladers wieder zugeführt. Im Verdichter erfolgt eine Vermischung des Abgases mit Frischluft.
Ferner ist es bereits bekannt, die Verdichterräder von Abgasturboladern in PKW-Anwendungen mittels eines Fräsvorganges oder eines Gießvorganges herzustellen. Gefräste Verdichterräder werden üblicherweise aus Al-Knetlegierungen hergestellt.
Im Betrieb eines Kraftfahrzeugs können verschiedene Bestandteile des Abgases Schäden am Verdichterrad verursachen. Ein Schädigungsmechanismus ist eine Korrosion am Verdichterradwerkstoff durch korrosive Elemente im Abgas. Darüber hinaus enthält das Abgas neben Wasserdampf und Kohlendioxid beim Verbrennungsprozess entstandene Schadstoffe sowie Partikel, die aus der Abgasnachbehandlung stammen.
Der Wasserdampf kann in Abhängigkeit vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine kondensieren, so dass sich Wassertropfen bilden. Sowohl die genannten Schadstoffe als auch die Wassertropfen können nach erfolgter Abgasrückführung bei ihrem Auftreffen auf die Schaufeleintrittskanten des Verdichterrads zu Schädigungen in Form von Erosion führen. Derartige Schädigungen des Verdichterrads führen zu einer deutlichen Verschlechterung des Betriebsverhaltens und der Lebensdauer des Abgasturboladers.
Um das Verdichterrad eines Abgasturboladers vor Korrosion sowie Partikel- und Tropfenschäden zu schützen, ist es bereits bekannt, Verdichterräder mit einer Beschichtung zu versehen, insbesondere mit einer sogenannten NiP-Beschichtung (chemisch Nickel).
Um möglichst gute strömungsmechanische Eigenschaften zu erreichen, werden sowohl die Hauptschaufeln als auch -sofern vorhanden- die Splitterschaufeln eines Verdichterrades möglichst dünn und spitz ausgeführt. Dies hat zur Folge, dass auch die Eintrittskanten der Verdichterradschaufeln über ihre gesamte radiale Erstreckung spitz oder geringfügig elliptisch ausgeführt werden. Dabei entspricht die Form einer Hauptschaufeleintrittskante der Form einer gegebenenfalls vorhandenen Splitterschaufeleintrittskante.
Von einer Verdickung der Verdichteradschaufeln zur Verbesserung der Robustheit des Verdichterrades gegenüber Tropfen- und Partikelschlag wird abgesehen, da sich diese Verdickung negativ auf die strömungsmechanischen und thermodynamischen Eigenschaften des Verdichters auswirken würde.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Verdichter eines Abgasturboladers derart auszubilden, dass im Betrieb des Kraftfahrzeugs durch im Abgas enthaltene Komponenten verursachte Schäden am Verdichterrad reduziert werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verdichterrad mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass die Robustheit des Verdichterrades gegenüber Tropfen- und Partikelschlag im Vergleich zum Stand der Technik verbessert wird bei einer gleichzeitig vernachlässigbaren Verschlechterung der strömungsmechanischen und thermodynamischen Eigenschaften des Verdichters. Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt:
- Figur 1 Skizzen eines herkömmlichen Verdichterrades, - Figur 2 Skizzen zweier verschiedener herkömmlicher Verdichterräder,
- Figur 3 Skizzen zur Veranschaulichung des shroudseitigen Endbereichs einer herkömmlichen und einer erfindungsgemäßen Schaufeleintrittskante einer Verdichterradschaufel,
- Figur 4 Skizzen zur Veranschaulichung der Form einer erfindungsgemäßen Schaufeleintrittskante im Shroudbereich und im Nabenbereich einer Verdichterradschaufel,
- Figur 5 eine weitere Skizze zur Veranschaulichung der Form einer Schaufeleintrittskante im Shroudbereich und im Nabenbereich einer Verdichterradschaufel,
- Figur 6 eine weitere Skizze zur Veranschaulichung der Erfindung und
- Figur 7 eine Skizze zur Veranschaulichung weiterer Ausführungsformen der Erfindung.
Die Figur 1 zeigt Skizzen eines herkömmlichen Verdichterrades. Dabei zeigt die in der Figur 1 linksseitige Skizze eine perspektivische Darstellung des herkömmlichen Verdichterrades und die rechtsseitige Skizze eine Schnittdarstellung dieses Verdichterrades. Das dargestellte Verdichterrad weist eine sich um eine Mittelachse 1 des Verdichterrades erstreckende Nabe 2 auf. Auf dieser Nabe sind Verdichterradschaufeln 3a und 3b vorgesehen. Vorzugsweise sind die Nabe und die auf ihr vorgesehenen Verdichterradschaufeln monolithisch einstückig ausgebildet und entweder gefräst oder gegossen. Der radial innere Bereich der Nabe 2 ist hohl ausgebildet, so dass die Nabe auf der Welle eines Abgasturboladers befestigt werden kann.
Bei den genannten Schaufeln handelt es sich um Hauptschaufeln 3a und Splitterschaufeln 3b, wobei die Splitterschaufeln 3b jeweils zwischen zwei Hauptschaufeln 3a angeordnet sind. Die Splitterschaufeln 3b sind in Achsrichtung der Mittelachse 1 kürzer und in Radialrichtung niedriger als die Hauptschaufeln 3a ausgebildet. Die Hauptschaufeln 3a weisen Hauptschaufeleintrittskanten 3c auf, die in Radialrichtung oder überwiegend in Radialrichtung verlaufen und einen nabenseitigen Endbereich 4 und einen von der Nabe abgelegenen Endbereich 5 haben. Die Splitterschaufeln 3b weisen Splitterschaufeleintrittskanten 3d auf, die ebenfalls in Radialrichtung oder überwiegend in Radialrichtung verlaufen und einen nabenseitigen Endbereich und einen von der Nabe abgelegenen Endbereich haben, der im montierten Zustand des Verdichterrades der strömungsführenden Kontur des umgebenden Verdichterradgehäuses bzw der Verdichterzarge, dem sogenannten „Shroud“ gegenüberliegen. Der von der Nabe abgelegene Endbereich der Schaufeleintrittskanten wird deshalb in dieser Beschreibung auch als „shroudseitiger Endbereich“ oder „Schroudbereich“ oder „shroudseitiger Endpunkt“ bezeichnet.
Die Schaufeleintrittskanten können dabei von der Nabe 2 weg geradlinig in rein radialer Richtung nach außen verlaufen. Es gibt jedoch aus Ausführungen, bei denen die Schaufeleintrittskanten von der Nabe 2 weg schräg von der geraden Radialrichtung abweichend oder in Bogenform nach außen verlaufen, was hier unter der Formulierung „überwiegend in Radialrichtung“ zusammengefasst ist, wobei diese Formulierung auch einen Verlauf in reiner Radialrichtung miteinschließt.
Wie aus der Figur 1 ersichtlich ist, sind die Schaufeleintrittskanten sowohl der Hauptschaufeln als auch der Splitterschaufeln jeweils spitz ausgebildet. Alternativ dazu können sie auch elliptisch ausgeführt sein.
Aus der auf der rechten Seite in Figur 1 gezeigten Schnittdarstellung sind insbesondere die Nabe 2 und eine auf dieser Nabe vorgesehene Hauptschaufel 3a ersichtlich. Die Eintrittskante 3c der Hauptschaufel 3a weist in ihrem nabenseitigen Endbereich 4 einen Endpunkt 6 auf, bei dem es sich um den die Nabe mit der Eintrittskante der Hauptschaufel verbindenden Verbindungspunkt handelt. Des Weiteren weist die Eintrittskante 3c der Hauptschaufel 3a in Ihrem von der Nabe 2 radial abgelegenen Endbereich 5 einen Endpunkt 7 auf, bei dem es sich um den shroudseitigen Endpunkt der Eintrittskante der Hauptschaufel handelt.
Die Figur 2 zeigt Skizzen zweier verschiedener herkömmlicher Verdichterräder.
Dabei zeigt die in der Figur 2 linksseitige Skizze eine perspektivische Darstellung des bereits in der Figur 1 gezeigten herkömmlichen Verdichterrades, welches Hauptschaufeln 3a und Splitterschaufeln 3b aufweist. Die auf der rechten Seite in Figur 2 dargestellte Skizze zeigt ein herkömmliches Verdichterrad, welches nur Hauptschaufeln 3a, aber keine Splitterschaufeln 3b aufweist. Die Figur 3 zeigt Skizzen zur Veranschaulichung des shroudseitigen Endbereichs 5 einer herkömmlichen und einer erfindungsgemäßen Schaufeleintrittskante einer Verdichterradschaufel, bei der es sich um eine Hauptschaufel handelt.
Dabei ist auf der linken Seite in Figur 3 der shroudseitige Endbereich 5 einer herkömmlichen Schaufeleintrittskante dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Schaufeleintrittskante in ihrem shroudseitigen Endbereich elliptisch ausgebildet ist.
Im Unterschied dazu ist auf der rechten Seite von Figur 2 der shroudseitige Endbereich 5 einer erfindungsgemäßen Schaufeleintrittskante dargestellt. Es ist ersichtlich, dass diese Schaufeleintrittskante in ihrem shroudseitigen Endbereich stumpf ausgebildet ist.
In ihrem nabenseitigen Endbereich, der in der Figur 3 nicht dargestellt ist, ist die Schaufeleintrittskante ebenso wie beim Stand der Technik elliptisch ausgeführt.
Im Falle eines Verdichterrades, welches Hauptschaufeln und Splitterschaufeln aufweist, sind die Eintrittskanten der Splitterschaufeln wie beim Stand der Technik über ihre gesamte radiale Erstreckung spitz oder elliptisch ausgebildet. Alternativ dazu ist es aber auch möglich, die Eintrittskanten der Splitterschaufeln über ihre gesamte radiale Erstreckung stumpf auszubilden, beispielsweise halbkreisförmig.
Die vorstehend beschriebene stumpfe Ausbildung des shroudseitigen Endbereichs der Schaufeleintrittskante einer Hauptschaufel liegt sowohl dann vor, wenn das Verdichterrad Hauptschaufeln und Splitterschaufeln aufweist, als auch dann vor, wenn das Verdichterrad nur Hauptschaufeln, aber keine Splitterschaufeln aufweist. Des Weiteren kann die vorstehend beschriebene stumpfe Ausbildung des shroudseitigen Endbereichs der Schaufeleintrittskante einer Hauptschaufel sowohl bei gefrästen als auch bei gegossenen Verdichterrädern verwendet werden.
Die Figur 4 zeigt Skizzen zur Veranschaulichung der Form einer erfindungsgemäßen Schaufeleintrittskante im Shroudbereich und im Nabenbereich einer Verdichterradschaufel.
Dabei ist auf der linken Seite von Figur 4 eine Skizze gezeigt, in welcher die Ausführung der Schaufeleintrittskante im Shroudbereich im Schnitt senkrecht zur Schaufeleintrittskante veranschaulicht ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Schaufeleintrittskante stumpf, hier speziell halbkreisförmig ausgebildet, wie es durch den gestrichelt dargestellten Kreis angedeutet ist. Dabei gilt für eine stumpfe Ausführung der Schaufeleintrittskante die in Beziehung a/b < 1 wobei „a“ den Abstand des Shaufelendes zum Mittelpunkt M der Verrundung ist und wobei „b“ der senkrecht zu „a“ verlaufende Abstand der Schaufelseitenfläche zum Mittelpunkt M ist. Dabei ist M der Mittelpunkt der Verrundung der Schaufeleintrittskante, der, im Schnitt gesehen, durch den Schnittpunkt der Sehnenlinie der Schaufel mit einer durch die Übergangspunkte zwischen den Schaufel-Seitenflächen und dem Beginn der Verrundung verlaufenden Linie bestimmt ist.
Bei der in der Figur 4 dargestellten Ausführung der Schaufeleintrittskante im Schroudbereich, ist mit dem Buchstaben M der Mittelpunkt des genannten Kreises bzw. Halbkreises bezeichnet und es gilt hier die Beziehung a/b = 1 . In weiteren Ausführungen kann das Verhältnis a/b in vorteilhafter Weise a/b < 0,8, insbesondere auch a/b < 0,5 betragen, was noch stärker abgestumpfte Ausführungen kennzeichnet.
Auf der rechten Seite von Figur 4 ist eine Skizze gezeigt, in welcher die Ausführung der Schaufeleintrittskante im Nabenbereich veranschaulicht ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Schaufeleintrittskante im Nabenbereich spitz, hier speziell elliptisch ausgebildet, wie es durch die dargestellte Ellipse angedeutet ist. Dabei gilt für eine spitze Ausführung die in der Skizze angegebene Beziehung a/b > 1 , beispielsweise a/b = 3.
Bei der in der Figur 4 dargestellten Ausführung der Schaufeleintrittskante im Nabenbereich, ist mit dem Buchstaben M der Mittelpunkt der genannten Ellipse bezeichnet.
Die Figur 5 zeigt eine weitere Skizze zur Veranschaulichung der Form einer Schaufeleintrittskante im Shroudbereich und im Nabenbereich einer Verdichterradschaufel. Auch dieser Skizze ist entnehmbar, dass die Schaufeleintrittskante der dargestellten Verdichterradschaufel in ihrem von der Nabe abgelegenen Endbereich beim Stand der Technik elliptisch, also spitz ausgebildet ist, während sie bei der Erfindung stumpf ausgebildet ist, vorzugsweise halbkreisförmig. Des Weiteren ist dieser Skizze entnehmbar, dass die Schaufeleintrittskante der dargestellten Verdichterradschaufel sowohl beim Stand der Technik als auch bei der Erfindung in ihrem Nabenbereich elliptisch ausgebildet ist.
Die Figur 6 zeigt eine weitere Skizze zur Veranschaulichung der Erfindung.
In dem auf der linken Seite von Figur 6 dargestellten Diagramm ist nach oben die radiale Position r an der Hauptschaufeleintrittskante des Verdichterrades und nach rechts das Verhältnis der Halbachsen a/b aufgetragen. In der auf der rechten Seite von Figur 6 gezeigten Skizze ist eine Schnittdarstellung eines Teils des Verdichterrads gezeigt, aus welcher unter anderem die gesamte radiale Erstreckung der Schaufeleintrittskante ersichtlich ist.
Es ist ersichtlich, dass im äußeren Durchmesserbereich B der Schaufeleintrittskante, d.h. im von der Nabe abgelegenen Endbereich der Schaufeleintrittskante, die Schaufeleintrittskante stumpf ausgebildet ist, während sie im inneren Durchmesserbereich A, d.h. im nabenseitigen Endbereich der Schaufeleintrittskante, elliptisch ausgebildet ist.
Der äußere Durchmesserbereich B entspricht beim dargestellten Ausführungsbeispiel in etwa der halben radialen Erstreckung der Schaufeleintrittskante. In dem auf der linken Seite von Figur 6 gezeigten Diagramm sind die relevanten Verhältnisse der Halbachsen a/b zu der entsprechenden Position r an der Schaufeleintrittskante in Form von Bereichsfenstern dargestellt. Es können alle geometrischen Formen vorliegen, die innerhalb der Bereichsfenster liegen.
In der Figur 7 sind verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt. Unter anderem ist ein linearer Verlauf des Verhältnisses der Halbachsen a/b über den Verlauf der Schaufeleintrittskante von der Nabe hin zum shroudseitigen Endbereich, d.h. vom Endpunkt 6 des nabenseitigen Endbereichs 4 bis zum Endpunkt 7 des von der Nabe abgelegenen Endbereichs 5 der Schaufeleintrittskante (siehe Figur 6), möglich, wie es auf der linken Seite von Figur 7 veranschaulicht ist. Des Weiteren ist ein unstetiger Wechsel von einer spitzen zu einer stumpfen Form der Schaufeleintrittskante des Verdichterrades möglich, wie es in der Mitte und auf der rechten Seite von Figur 7 veranschaulicht ist. Der Übergang von der elliptischen Form zur stumpfen Form ist geometrisch geglättet ausgeführt. Ferner ist es möglich, den stumpfen Bereich der Schaufeleintrittskante durch eine Kombination aus einer halbkreisförmigen und einer elliptischen Form zu realisieren, wie es in der Figur 7, oben rechts, mit den Buchstaben k und e angedeutet ist. Dabei verlaufen die Seitenflächen der Verdichterschaufeln im Bereich vor dem Übergang zur stumpfen Verrundung der Schaufeleintrittskante über einen Teilbereich auf elliptischer Bahn auf die Schaufeleintrittskante zu.

Claims

9 Patentansprüche
1 . Verdichterrad für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, welches eine sich um eine Mittelachse (1 ) des Verdichterrades erstreckende Nabe (2) und auf dieser Nabe vorgesehene Verdichterradschaufeln (3a) enthält, deren Schaufeleintrittskanten (3c) überwiegend in Radialrichtung verlaufen und einen nabenseitigen Endbereich (4) und einen von der Nabe radial abgelegenen Endbereich (5) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeleintrittskanten (3c) in ihrem von der Nabe radial abgelegenen Endbereich (5) stumpf ausgebildet sind.
2. Verdichterrad nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeleintrittskanten (3c) in ihrem von der Nabe radial abgelegenen Endbereich (5) halbkreisförmig ausgebildet sind.
3. Verdichterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeleintrittskanten (3c) in ihrem nabenseitigen Endbereich (4) spitz, insbesondere elliptisch ausgebildet sind.
4. Verdichterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterradschaufeln (3a) Hauptschaufeln sind.
5. Verdichterrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich zu den Hauptschaufeln Splitterschaufeln (3b) aufweist, deren Schaufeleintrittskanten (3d) in Radialrichtung verlaufen und einen nabenseitigen Endbereich und einen von der Nabe in Radialrichtung abgelegenen Endbereich aufweisen.
6. Verdichterrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeleintrittskanten (3d) der Splitterschaufeln (3b) über ihre gesamte radiale Erstreckung spitz oder elliptisch ausgebildet sind.
7. Verdichterrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeleintrittskanten (3d) der Splitterschaufeln (3b) über ihre gesamte radiale Erstreckung stumpf ausgebildet sind.
8. Verdichterrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeleintrittskanten (3d) der Splitterschaufeln (3b) über ihre gesamte radiale Erstreckung halbkreisförmig ausgebildet sind.
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