DE9303711U1 - Radiallaufrad - Google Patents

Description

Krefeld, 12.03.93

PAT - PL/wey - H9301GM

Radiallaufrad

Die Erfindung betrifft ein Radiallaufrad gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Es ist bei Radiallaufrädern der angegebenen Gattung lange bekannt, daß die Strömungsgeschwindigkeit in der Nähe der Deckscheibe stark abfällt. Dadurch werden Wirkungsgrad und Leistungsdichte des Laufrades beeinträchtigt.

Es ist auch bekannt, zur Beschleunigung der Grenzschichtströmung an der Deckscheibe den Luftstrom zu nutzen, der durch den Ringspalt zwischen der Deckscheibe des Laufrades und der feststehenden Einströmdüse eindringt. Z.B. sind der DE-AS 19 05 269 und der DE-PS 29 40 773 verschiedene Möglichkeiten zu entnehmen, die Kontur der Deckscheibe, die Einlaufdüse und die Spaltweite im Hinblick auf eine Optimierung des Spaltstromes zu gestalten.

Die Erfindung geht von Laufrädern aus, die in der zuletzt genannten DE-PS beschrieben sind. Bei diesen Laufrädern können die Schaufeln als profilierte oder auch nicht profilierte Schaufeln ausgebildet sein. In dem letzteren Falle können sie kreisbogenförmig oder parabelförmig gekrümmt oder auch als gerade Schaufeln ausgebildet sein. Die Außenkanten der Schaufeln verlaufen parallel zur Drehachse.

Auch die EP-Bl-O 112 932 befaßt sich mit dem Problem, die Leistungsdichte und den Wirkungsgrad von Radiallaufrädern zu erhöhen. Sie beschreibt ein Laufrad, dessen Schaufeln durch Verwindung oder Scherung verformt sind, wobei der Innendurchmesser des Schaufelkranzes von der Deckscheibe zur Nabenscheibe hin abnimmt. Der Außendurchmesser ist bei einigen Ausführungsbeispielen konstant. Bei einem Ausführungsbeispiel variiert er in der Weise, daß er seinen minimalen Wert an der Deckscheibe und seinen maximalen Wert an der Nabenscheibe annimmt.

Durch die DE-PS 35 20 218 sind Radiallaufräder bekannt, die durch Spritzgießen hergestellt sind. Die Form des Laufrades richtet sich dabei nach den Möglichkeiten und Erfordernissen der Spritzgießtechnik; das gilt insbesondere für die Durchmesser der verschiedenen Teile als Funktion der axialen Koordinate. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen nimmt der Innendurchmesser ebenso wie der Außendurchmesser des Schaufelkranzes von der Nabenscheibe in Richtung auf die Deckscheibe zu.

Die Erfindung befaßt sich nicht mit Laufrädern, die durch Gießen hergestellt sind. Sie befaßt sich überhaupt nicht mit kompliziert geformten Laufrädern, die wegen des hohen Werkzeugaufwandes nur in großen Serien wirtschaftlich hergestellt werden können. Sie befaßt sich vielmehr mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Laufrädern, die in Einzel- oder Kleinserienfertigung mit geringem Aufwand an SpezialWerkzeugen herstellbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Raidallaufrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 weiter zu verbessern, so daß der Wirkungsgrad und die Leistungsdichte erhöht werden.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Durch den in der Nähe der Deckscheibe vergrößerten Durchmesser erfährt die Luftströmung in diesem Bereich eine stärkere Zentrifugalbeschleunigung. 5

Vorteilhafte weitere Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt im Schnitt ein Radiallaufrad gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Gegenüberstellung der Kennlinien eines erfindungsgemäßen Laufrades und eines Laufrades nach dem Stand der Technik.

Das in Fig. 1 dargestellte Laufrad besteht aus einer ebenen Nabenscheibe 1, einer ringförmigen Deckscheibe 2 und mehreren Schaufeln 3, die einen Schaufelkranz bilden. Die Deckscheibe 2 ist in bekannter Weise trompetenartig geformt. Die Kontur hat in der Darstellung der Fig. 1 annähernd die Form eines Kreisbogens von 90 Grad, so daß die Tangente am inneren Rand etwa parallel zur Drechachse und am äußeren Rand radial verläuft. Die Schaufeln 3 sind ebene oder zylindrisch gebogene Bleche oder auch tragflügelartige Profile. Sie sind zwischen Nabenscheibe 1 und Deckscheibe 2 eingeschweißt, z.B. durch Punktschweißen.

Die Innenkanten der Schaufeln 3 bestehen aus einem geradlinigen zur Drehachse parallelen Abschnitt, der sich von der Nabenscheibe 1 bis zu einer Zwischenebene 4 erstreckt, und einem daran anschließenden, schwach nach außen gekrümmten bogenförmigen Abschnitt, der sich von der Zwischenebene 4 bis zur Deckscheibe 2 erstreckt. Die Außenkanten schließen sowohl

mit dem Rand der Nabenscheibe 1 als auch mit dem Außenrand der Deckscheibe 2 bündig ab. Der Außendurchmesser der Deckscheibe 2 ist etwa 3 % größer als der Durchmesser der Nabenscheibe Daher nimmt der Außendurchmesser des Schaufelkranzes von der Nabenscheibe 1 zur Deckscheibe 2 hin zu. Die Außenkante der Schaufel 3 besteht aus zwei geradlinigen Abschnitten. Der erste Abschnitt 5 erstreckt sich von der Nabenscheibe 1 in axialer Richtung über eine Höhe a bis zu der zur Nabenscheibe 1 parallelen Zwischenebene 4. Er schließt mit der Drehachse einen spitzen Winkel ein. Der zweite Abschnitt 6 erstreckt sich zwischen der Zwischenebene 4 und der Deckscheibe 2 über eine Höhe b. Er ist parallel zur Drehachse. Das Verhältnis a:b, in dem die Zwischenebene 4 den Abstand zwischen Nabenscheibe 1 und Deckscheibe 2 unterteilt, liegt bei etwa 7:3.

In Fig. 2 sind in dimensionsloser Darstellung die Druckzahl Ai^ und der Wirkungsgrad &eegr; über der Volumenzahl Cp aufgetragen. Der Index 1 bezeichnet den Stand der Technik, der Index 2 die Erfindung. Es ist deutlich erkennbar, daß sowohl der Wirkungsgrad als auch die Druckzahl durch die Erfindung verbessert werden. Das Maximum des Wirkungsgrades, das den optimalen Arbeitspunkt angibt, ist zu einer höheren Volumenzahl verschoben. Da somit im optimalen Arbeitspunkt sowohl Druckzahl als auch Volumenzahl im Vergleich zum Stand der Technik vergrößert sind, ergibt deren Produkt eine deutlich e rhöhte Le i stungsdichte.

Claims (3)

- 5 -Schutzansprüche:

1. Radiallaufrad,

mit einer Nabenscheibe,

mit einer ringförmigen, trompetenartig geformten Deckscheibe

und mit einem Schaufelkranz, bestehend aus mehreren ebenen oder zylindrisch gebogenen Schaufeln, die durch einfache Verbindungen, wie Schweiß-, Nietoder Steckverbindungen, an Nabenscheibe und Deckscheibe befestigt sind,

dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Schaufelkranzes von der Nabenscheibe (1) zur Deckscheibe (2) hin zunimmt.

2. Radiallaufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Schaufelkranzes an der Deckscheibe (2) 1 bis 6 % größer ist als an der Nabenscheibe (1).

3. Radiallaufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Schaufelkranzes zwischen der Nabenscheibe (1) und einer zur Nabenscheibe parallelen Zwischenebene (4) stetig zunimmt und zwischen der Zwischenebene und der Deckscheibe (2) konstant ist, wobei die Zwischenebene (4) den Abstand zwischen Nabenscheibe (1) und Deckscheibe (2) im Verhältnis mindestens 7:3 unterteilt.