EP2253853A1

EP2253853A1 - Cellular wheel and method for its production

Info

Publication number: EP2253853A1
Application number: EP09006742A
Authority: EP
Inventors: Karl Merz
Original assignee: MEC LASERTEC AG
Current assignee: MEC LASERTEC AG
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-11-24
Also published as: PT2433015E; US20120057994A1; JP2012527557A; EP2433015A1; ES2435006T3; EP2433015B1; WO2010133002A1; JP5635081B2

Abstract

The wheel has an outer sleeve (12) and an inner sleeve (14) defining a cellular structure (17) established from a network, where the network is formed in a cross-section of cellular wall components (19) and the cellular wheel is made of metal. Cell edges (20) are defined on two adjacent axial planes (21) of adjacent cylindrical surfaces (18a-18c). An annular space between the inner sleeve and the outer sleeve is divided by the cellular wall components in a set of rotationally symmetrical cells (22, 22', 22''). The cell edges are aligned parallel to an axis of rotation. An independent claim is also included for a method for producing a cellular wheel.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft ein ,Zellenrad aus Metall, mit einer symmetrisch zu einer Rotationsachse liegenden, zylindrischen Aussenhülse und einer konzentrisch zur Aussenhülse liegenden, zylindrischen Innenhülse, wobei der Raum zwischen Aussenhülse und Innenhülse von parallel zur Rotationsachse ausgerichteten Zellenkanten begrenzten Zellenwandteilen in eine Vielzahl von rotationssymmetrisch angeordneten Zellen unterteilt ist, wobei die Zellenkanten auf Schnittlinien von konzentrisch zur Rotationsachse angeordneten Zylindermantelflächen mit rotationssymmetrisch angeordneten Axialebenen liegen. Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein zur Herstellung des Zellenrades geeignetes Verfahren.The present invention relates to a cellular wheel made of metal, having a cylindrical outer sleeve lying symmetrically to a rotational axis and a cylindrical inner sleeve concentric with the outer sleeve, the space between the outer sleeve and inner sleeve being bounded by cell edges aligned parallel to the axis of rotation and bounded in a multiplicity of rotationally symmetrical cell wall parts arranged cells is divided, wherein the cell edges are on cutting lines of concentric with the axis of rotation arranged cylinder jacket surfaces with rotationally symmetrical arranged axial planes. Within the scope of the invention is also a method suitable for producing the cellular wheel.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Seit einigen Jahren zählt das Verfahren des Downsizing zu den Hauptthemen bei der Konstruktion von neuen, aufgeladenen Motoren. Mit Downsizing können der Kraftstoffverbrauch und damit die Abgasemissionen eines Fahrzeugs reduziert werden. In der heutigen Zeit werden diese Ziele immer wichtiger, da der hohe Energieverbrauch durch fossile Brennstoffe stark zur Luftverschmutzung beiträgt und immer härtere Gesetzgebungsmassnahmen die Automobilhersteller zum Handeln zwingen. Unter Downsizing versteht man die Substitution eines grossvolumigen Motors durch einen hubraumverkleinerten Motor. Dabei soll die Motorleistung durch Aufladung des Motor konstant gehalten werden. Das Ziel ist es, mit kleinvolumigen Motoren die gleichen Leistungswerte zu erreichen wie mit leistungsgleichen Saugmotoren. Neue Erkenntnisse auf dem Gebiet des Downsizing haben gezeigt, dass insbesondere bei sehr kleinen Ottomotoren mit einem Hubraum von 1 Liter oder weniger mit einerFor some years, the downsizing process has been one of the main topics in the design of new supercharged engines. With downsizing, the fuel consumption and thus the exhaust emissions of a vehicle can be reduced. Today, these goals are becoming increasingly important, as the high energy consumption of fossil fuels contributes greatly to air pollution, and ever tougher legislative measures are forcing automakers to act. Downsizing is the substitution of a large-volume engine with a displacement-reduced engine. The engine power should be kept constant by charging the engine. The goal is to achieve the same performance with small-volume engines as with naturally aspirated engines. Recent findings in the field of downsizing have shown that, especially for very small gasoline engines with a displacement of 1 liter or less with a

Druckwellenaufladung die besten Ergebnisse erzielt werden können.Pressure wave charging the best results can be achieved.

Bei einem Druckwellenlader ist der Rotor als Zellenrad ausgebildet und wird von einem Luft- und Abgasgehäuse mit einem gemeinsamen Mantel umschlossen. Die Entwicklung moderner Druckwellenlader zur Aufladung kleiner Motoren führt zu Zellenrädern mit einem Durchmesser in der Grössenordnung von 100 mm oder weniger. Zur Erzielung eines maximalen Zellenvolumens und auch zur Gewichtsreduktion werden Zellenwandstärken von 0,2 mm oder weniger angestrebt. Bei den hohen Abgaseintrittstemperaturen von gegen 1000 °C kommen als Werkstoffe für das Zellenrad praktisch nur hochwarmfeste Stähle und Legierungen in Frage. Die Herstellung dimensionsstabiler und hochpräziser Zellenräder mit geringer Zellenwandstärke ist heute noch kaum möglich oder aber mit erheblichen Mehrkosten verbunden.In a pressure wave supercharger, the rotor is designed as a cellular wheel and is enclosed by an air and exhaust housing with a common jacket. The development of modern pressure wave chargers for charging small engines leads to cell wheels with a diameter of the order of 100 mm or less. To achieve a maximum cell volume and also for weight reduction cell wall thicknesses of 0.2 mm or less are desired. At the high exhaust gas inlet temperatures of around 1000 ° C come as materials for the feeder virtually only high temperature steels and alloys in question. The production of dimensionally stable and high-precision cell wheels with a low cell wall thickness is today hardly possible or associated with considerable additional costs.

Es ist schon vorgeschlagen worden, die Kammern eines Zellenrades aus aneinander gereihten und sich teilweise überlappenden, Z-förmigen Profilen zu bilden. Die Herstellung eines derartigen Zellenrades ist jedoch mit hohem zeitlichen Aufwand verbunden. Hinzu kommt, dass das Aneinanderreihen und positionsgenaue Fixieren von Z-Profilen kaum mit einer zur Einhaltung der geforderten Toleranzen ausreichenden Präzision durchführbar ist.It has already been proposed to form the chambers of a cellular wheel of juxtaposed and partially overlapping, Z-shaped profiles. However, the production of such a cellular wheel is associated with a high expenditure of time. In addition, the juxtaposition and positionally accurate fixing of Z-profiles hardly feasible with a sufficient to comply with the required tolerances precision.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, ein Zellenrad aus einem Vollkörper durch Erodieren der einzelnen Zellen herzustellen. Mit diesem Verfahren ist es jedoch nicht möglich. Zellenwandstärken von 0,2 mm zu erreichten. Ein weiterer wesentlicher Nachteil des Erodierverfahrens sind die damit verbundenen, hohen Material- und Bearbeitungskosten.It has also been proposed to produce a cellular wheel from a solid body by eroding the individual cells. However, this procedure is not possible. Cell wall thicknesses of 0.2 mm to achieve. Another major disadvantage of the erosion process are the associated high material and processing costs.

Aus EP-A-1 375 859 ist ein Zellenrad der eingangs genannten Art bekannt. Das Zellenrad weist eine Aussenhülse, eine konzentrisch zur Aussenhülse liegende Innenhülse und eine zwischen Aussenhülse und Innenhülse konzentrisch zu diesen angeordnete Zwischenhülse auf. Zwischen Aussenhülse und Zwischenhülse und zwischen Zwischenhülse und Innenhülse sind radial zur Rotationsachse ausgerichtete Lamellen angeordnet. Die einzelnen Zellen sind von zwei benachbarten Lamellen und benachbarten Hülsen begrenzt. Bei Belastungsversuchen unter Praxisbedingungen hat sich gezeigt, dass insbesondere bei Zellenwandstärken von 0,5 mm oder weniger eine Torsion der Hülsen und eine Schwingung der Lamellen auftreten. Dieses instabile Verhalten führt nach kurzer Zeit zu einem Versagen des Zellenrades.Out EP-A-1 375 859 a cellular wheel of the type mentioned is known. The cellular wheel has an outer sleeve, an inner sleeve concentric with the outer sleeve and an intermediate sleeve arranged concentrically between the outer sleeve and the inner sleeve. Between the outer sleeve and intermediate sleeve and between intermediate sleeve and inner sleeve radially aligned with the axis of rotation slats are arranged. The individual cells are bounded by two adjacent lamellae and adjacent pods. In load tests under practical conditions, it has been shown that especially in Cell wall thicknesses of 0.5 mm or less, a torsion of the sleeves and a vibration of the slats occur. This unstable behavior leads after a short time to a failure of the cell wheel.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Zellenrad der eingangs genannten Art zu schaffen, welches gegenüber Zellenrädern nach dem Stand der Technik bei vergleichbarer Zellenwandstärke eine höhere Steifigkeit aufweist. Zudem soll das Zellenrad unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik einfach und kostengünstig mit der geforderten Präzision herstellbar sein. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines dimensionsstabilen, leichtgewichtigen Zellenrades für den Einsatz in einem Druckwellenlader zur Aufladung von Verbrennungsmotoren, insbesondere zur Aufladung Kleiner Ottomotoren mit einem Hubraum in der Grössenordnung von 1 Liter oder weniger. Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur kostengünstigen Herstellung dimensionsstabiler und hochpräziser Zellenräder mit einer Zellenwandstärke von 0,4 mm oder weniger.The invention is based on the object to provide a cellular wheel of the type mentioned, which has a higher stiffness compared to cell wheels according to the prior art with a comparable cell wall thickness. In addition, while avoiding the disadvantages of the prior art, the cell wheel should be able to be produced easily and inexpensively with the required precision. Another object of the invention is to provide a dimensionally stable, lightweight cellular wheel for use in a pressure wave supercharger for supercharging internal combustion engines, in particular for supercharging small gasoline engines with a displacement of the order of 1 liter or less. A still further object of the invention is to provide a method for inexpensively producing dimensionally stable and high precision cellular wheels having a cell wall thickness of 0.4 mm or less.

Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt bei einem Zellenrad der eingangs genannten Art, dass Aussenhülse und Innenhülse eine aus einem im Querschnitt maschenartig aus zusammenhängenden Zellenwandteilen gebildeten Netzwerk aufgebaute Zellenstruktur begrenzen, bei der paarweise jeweils ein Zellenwandteil begrenzende Zellenkanten gleichzeitig auf benachbarten Zylindermantelflächen und auf benachbarten Axialebenen liegen, wobei jede Zellenkante auf einer Zylindermantelfläche mit jeder der auf zwei benachbarten Axialebenen einer benachbarten Zylindermantelfläche liegenden Zellenkanten jeweils zwei Zellenwandteile begrenzt.To solve the problem of the invention results in a star feeder of the type mentioned that outer sleeve and inner sleeve define a network formed from a network of mesh-like coherent cell wall network formed cell structure, in which each pair of cell wall part delimiting cell edges lie simultaneously on adjacent cylinder jacket surfaces and adjacent axial planes wherein each cell edge on a cylindrical surface with each of the cell edges lying on two adjacent axial planes of an adjacent cylinder jacket surface bounds in each case two cell wall parts.

Durch die erfindungsgemäss verwendete Zellenstruktur weist das Zellenrad gegenüber den bekannten Zellenräder eine wesentlich höhere Steifigkeit auf. Zudem führt das Fehlen von Zwischenhülsen neben einer erheblichen Gewichtsreduktion zu einem stark erhöhten Durchgangsquerschnitt.As a result of the cell structure used according to the invention, the cellular wheel has a significantly higher rigidity than the known cell wheels. In addition, the absence of intermediate sleeves in addition to a significant weight reduction leads to a greatly increased passage cross-section.

Die Zellenstruktur weist bevorzugt drei oder vier Zylindermantelflächen auf, jedoch sind auch Zellenräder mit mehr als vier Zylindermantelflächen denkbar.The cell structure preferably has three or four cylinder jacket surfaces, but also cell wheels with more than four cylinder jacket surfaces are conceivable.

Bei einem besonders bevorzugten, kostengünstigen Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Zellenrades wird die Zellenstruktur in Anlehnung an die industrielle Herstellung von Honeycomb-Strukturen durch Strecken von Lamellenpaketen aus lokal an unterschiedlichen Stellen verbundenen Lamellen erzeugt.In a particularly preferred, cost-effective method for producing the cell wheel according to the invention, the cell structure is produced on the basis of the industrial production of honeycomb structures by stretching lamella packages of lamellae locally connected at different locations.

Das Verfahren zeichnet sich durch die folgenden, nacheinander auszuführenden Schritte aus;

(a) Bereitstellen einer vorgegebenen Anzahl Lamellen mit einer der Länge des Zellenrades entsprechenden Länge und einer auf die vorgegebene Dicke des ringförmigen Raumes zwischen der Aussenhülse und der Innenhülse entsprechend abgestimmten Breite;
(b) Paarweise Verschweissen der Lamellen in Längsrichtung an vorgegebenen Stellen zu einem Lamellenpaket unter Bildung der Zellenkanten;
(c) Strecken des Lamellenpaketes in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Lamellen und des gestreckten Lamellenpaketes zu der ringförmigen Zellenstruktur;
(d) Verbinden der beiden endständigen Lamellen des gestreckten und gebogenen Lamellenpaketes entlang entsprechender Zellenkanten;
(e) Einschieben der Innenhülse in die ringförmige Zellenstruktur und Aufschieben der Aussenhülse auf die ringförmige Zellenstruktur;
(f) Verbinden der Aussenhülse und der Innenhülse mit den Lamellenkanten.

The process is characterized by the following steps to be performed one after another;

(A) providing a predetermined number of fins with a length corresponding to the length of the cell wheel and a width corresponding to the predetermined thickness of the annular space between the outer sleeve and the inner sleeve;
(b) welding the lamellae in pairs in the longitudinal direction at predetermined locations to form a lamella packet to form the cell edges;
(c) stretching the disk pack in a direction perpendicular to the plane of the fins and the stretched disk pack to the annular cell structure;
(d) connecting the two terminal lamellae of the stretched and bent lamella packet along corresponding cell edges;
(e) inserting the inner sleeve into the annular cell structure and sliding the outer sleeve onto the annular cell structure;
(f) connecting the outer sleeve and the inner sleeve with the blade edges.

Das Verbinden der beiden endständigen Lamellen des gestreckten und gebogenen Lamellenpaketes entlang entsprechender Zellenkanten und das Verbinden der Aussenbülse und der Innenhülse mit den Lamellenkanten wird bevorzugt durch Verschweissen der Teile mittels eines Laser- oder Elektronenstrahls durchgeführt.The joining of the two terminal lamellae of the stretched and bent plate pack along corresponding cell edges and the connection of the outer sleeve and the inner sleeve with the lamellar edges is preferably by welding the parts performed by means of a laser or electron beam.

Ein weiter bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Zellenrades zeichnet sich durch die folgenden, nacheinander auszuführenden Schritte aus:

(a) Bereitstellen einer vorgegebenen Anzahl Lamellen mit einer der Länge des Zellenrades entsprechenden Länge und einer auf die vorgegebene Dicke des ringförmigen Raumes zwischen der Aussenhülse und der Innenhülse entsprechend abgestimmten Breite;
(b) Formen der Lamellen entsprechend ihrer endgültigen, durch die ringförmige Zellenstruktur vorgegebenen Form und gegebenenfalls Verbinden von Lamellenpaaren zu einzelnen Zellen;
(c) Setzen der geformten Lamellen bzw. der Zellen an vorgegebenen Stellen in vorgegebener Anzahl auf der Aussenseite der Innenhülse und Verbinden der Lamellen bzw. der Zellen untereinander zur ringförmigen Zellenstruktur und mit der Innenhülse;
(d) Aufschieben der Aussenhülse auf die ringförmige Zellenstruktur;
(e) Verbinden der Aussenhülse und der Innenhülse mit den Lamellenkanten.

A further preferred method for producing the cell wheel according to the invention is characterized by the following steps to be carried out successively:

(A) providing a predetermined number of fins with a length corresponding to the length of the cell wheel and a width corresponding to the predetermined thickness of the annular space between the outer sleeve and the inner sleeve;
(b) forming the lamellae according to their final shape dictated by the annular cell structure, and optionally connecting lamellae pairs to individual cells;
(c) setting the shaped lamellae or the cells at predetermined locations in a predetermined number on the outside of the inner sleeve and connecting the lamellae or the cells with one another to the annular cell structure and with the inner sleeve;
(D) pushing the outer sleeve onto the annular cell structure;
(e) connecting the outer sleeve and the inner sleeve with the blade edges.

Das Verbinden der Lamellenpaare zu einzelnen Zellen und das Verbinden der Lamellen bzw. der Zellen untereinander zur ringförmigen Zellenstruktur und mit der Innenhülse wird bevorzugt durch Verschweissen der Teile mittels eines Laser- oder Elektronenstrahls durchgeführt.The connection of the lamellae pairs to individual cells and the connection of the lamellae or the cells with one another to the annular cell structure and with the inner sleeve is preferably carried out by welding the parts by means of a laser or electron beam.

Das mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Zellenrad wird bevorzugt in einem Druckwellenlader zur Aufladung von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Ottomotoren mit einem Hubraum von 1 Liter oder weniger verwendet.The cellular wheel produced by the method according to the invention is preferably used in a pressure wave supercharger for supercharging internal combustion engines, in particular gasoline engines with a displacement of 1 liter or less.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung, die lediglich zur Erläuterung dient und nicht einschränkend auszulegen ist. Die Zeichnung zeigt schematisch in

Fig. 1: eine Seitenansicht eines Zellenrades für einen Druckwellenlader;
Fig. 2: eine Schrägsicht auf die Stirnseite des Zellenrades von Fig. 1;
Fig. 3: einen Schnitt senkrecht zur Rotationsachse des Zellenrades von Fig. 1 nach der Linie I-I;
Fig. 4: eine Seitenansicht einer Variante des Zellenrades von Fig.1;
Fig. 5: eine Schrägsicht auf die Stirnseite des Zellenrades von Fig. 4;
Fig. 6: einen Schnitt senkrecht zur Rotationsachse des Zellenrades von Fig. 4 nach der Linie II-II;
Fig. 7: eine Draufsicht auf ein verschweisstes Lamellenpaket zur Herstellung des Zellenrades von Fig. 3;
Fig.: 8 einen Querschnitt durch das Lamellenpaket von Fig. 7 nach der Linie III-III;
Fig. 9: einen Ausschnitt aus dem Lamellenpaket von Fig. 8 nach Strecken und Biegen zur Zellstruktur, verschweisst mit Aussen- und Innenhülse;
Fig. 10: eine Schweissvariante des Lamellenpaketes von Fig. 7;
Fig. 11: eine Schrägsicht auf ein aus dem Lamellenpaket von Fig. 7 hergestelltes Zellenrad;
Fig. 12: das Lamellenpaket von Fig. 13 mit den Dimensionen des Lamellenpaketes von Fig. 8 nach Strecken und Biegen zur Zellstruktur, verschweisst mit Aussen- und Innenhülse;
Fig. 13: eine Draufsicht auf ein verschweisstes Lamellenpaket zur Herstellung des Zellenrades von Fig. 6;
Fig. 14: einen Querschnitt durch das Lamellenpaket von Fig. 13 nach der Linie IV- IV;
Fig. 15: einen Ausschnitt aus dem Lamellenpaket von Fig. 13 nach Strecken und Biegen zur Zellstruktur, verschweisst mit Aussen- und Innenhülse;
Fig. 16: eine Schrägsicht auf ein aus dem Lamellenpaket von Fig. 13 hergestelltes Zellenrad;
Fig. 17: eine Schrägsicht auf eine Innenhülse eines Zellenrades entsprechend Fig. 3 mit einem Teil gesetzter und gefügter Lamellen;
Fig. 18: einen Schnitt durch einen Teilbereich der Anordnung von Fig. 17 rechtwinklig zur Zellenradachse in vergrösserter Darstellung;
Fig. 19: einen Längsschnitt durch die Anordnung von Fig. 17 mit eingesetztem Werkzeug und aufgeschobener Aussenhülse;
Fig. 20: einen Querschnitt durch einen Teil der Anordnung von Fig. 19 nach der Linie B-B in vergrösserter Darstellung;
Fig. 21: eine Schrägsicht auf die Anordnung von Fig. 19;
Fig. 22: einen Schnitt durch die Anordnung von Fig. 21 rechtwinklig zur Zellenradachse;
Fig. 23: ein vergrösserkes Detail des Bereichs X von Fig. 22;
Fig. 24: eine Schrägsicht auf eine Innenhülse eines Zellenrades entsprechend Fig. 6 mit einem Teil gesetzter und gefügter Lamellen;
Fig. 25: einen Schnitt durch einen Teilbereich der Anordnung von Fig. 24 rechtwinklig zur Zellenradachse in vergrösserter Darstellung;
Fig. 26: einen Längsschnitt durch die Anordnung von Fig. 24 mit eingesetztem Werkzeug und aufgeschobener Aussenhülse;
Fig. 27: einen Querschnitt durch einen Teil der Anordnung von Fig. 26 nach der Linie B-B in vergrösserter Darstellung;
Fig. 28: eine Schrägsicht auf die Anordnung von Fig. 26;
Fig. 29: einen Schnitt durch die Anordnung von Fig. 28 rechtwinklig zur Zellenradachse;
Fig. 30: ein vergrössertes Detail des Bereichs Y von Fig. 29.

Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing, which is merely illustrative and not restrictive interpreted. The drawing shows schematically in

Fig. 1: a side view of a cell wheel for a pressure wave supercharger;
Fig. 2: an oblique view of the front side of the cell wheel of Fig. 1 ;
Fig. 3: a section perpendicular to the axis of rotation of the cell wheel of Fig. 1 after the line II;
Fig. 4: a side view of a variant of the cell wheel of Fig.1 ;
Fig. 5: an oblique view of the front side of the cell wheel of Fig. 4 ;
Fig. 6: a section perpendicular to the axis of rotation of the cell wheel of Fig. 4 after the line II-II;
Fig. 7: a plan view of a welded plate set for producing the cellular wheel of Fig. 3 ;
FIG.: 8 is a cross section through the disk pack of Fig. 7 according to the line III-III;
Fig. 9: a section of the disk pack of Fig. 8 after stretching and bending to the cell structure, welded with outer and inner sleeve;
Fig. 10: a welding variant of the disk pack of Fig. 7 ;
Fig. 11: an oblique view of a from the disk pack of Fig. 7 manufactured cellular wheel;
Fig. 12: the disk pack of Fig. 13 with the dimensions of the disk pack of Fig. 8 after stretching and bending to the cell structure, welded with outer and inner sleeve;
Fig. 13: a plan view of a welded plate set for producing the cellular wheel of Fig. 6 ;
Fig. 14: a cross section through the disk pack of Fig. 13 on the line IV-IV;
Fig. 15: a section of the disk pack of Fig. 13 after stretching and bending to the cell structure, welded with outer and inner sleeve;
Fig. 16: an oblique view of a from the disk pack of Fig. 13 manufactured cellular wheel;
Fig. 17: an oblique view of an inner sleeve of a cell wheel accordingly Fig. 3 with a part of set and joined slats;
Fig. 18: a section through a portion of the arrangement of Fig. 17 at right angles to the cell wheel axis in an enlarged view;
Fig. 19: a longitudinal section through the arrangement of Fig. 17 with inserted tool and pushed on outer sleeve;
Fig. 20: a cross-section through a part of the arrangement of Fig. 19 on the line BB in an enlarged view;
Fig. 21: an oblique view of the arrangement of Fig. 19 ;
Fig. 22: a section through the arrangement of Fig. 21 at right angles to the cellular wheel axis;
Fig. 23: an enlarged detail of the area X of Fig. 22 ;
Fig. 24: an oblique view of an inner sleeve of a cell wheel accordingly Fig. 6 with a part of set and joined slats;
Fig. 25: a section through a portion of the arrangement of Fig. 24 at right angles to the cell wheel axis in an enlarged view;
Fig. 26: a longitudinal section through the arrangement of Fig. 24 with inserted tool and pushed on outer sleeve;
Fig. 27: a cross-section through a part of the arrangement of Fig. 26 on the line BB in an enlarged view;
Fig. 28: an oblique view of the arrangement of Fig. 26 ;
Fig. 29: a section through the arrangement of Fig. 28 at right angles to the cellular wheel axis;
Fig. 30: an enlarged detail of the area Y of Fig. 29 ,

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Ein in den Fig. 1 bis 3 und 4 bis 6 gezeigtes Zellenrad 10 eines in der Zeichnung nicht dargestellten Druckwellenladers besteht aus einer symmetrisch zu einer Rotationsachse y des Zellenrades 10 liegenden, zylindrischen Aussenhülse 12 und einer konzentrisch zur Aussenhülse 12 liegenden, zylindrischen Innenhülse 14. Aussenhülse 12 und Innenhülse 14 begrenzen eine Zellenstruktur 17 aus einem im Querschnitt maschenartig aus zusammenhängenden Zellenwandteilen 19 gebildeten Netzwerk. Der ringförmige Raum zwischen der Aussenhülse 12 und der Innenhülse 14 ist von parallel zur Rotationsachse y ausgerichteten Zellenkanten 20 begrenzten Zellenwandteilen 19 in eine Vielzahl von rotationssymmetrisch angeordneten Zellen 22, 22', 22", 22a, 22b unterteilt. Die Zellenkanten 20 liegen auf Schnittlinien von konzentrisch zur Rotationsachse y angeordneten Zylindermantelflächen 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c mit rotationssymmetrisch angeordneten Axialebenen 21. Die paarweise jeweils ein Zellenwandteil 19 begrenzenden Zellenkanten 20 liegen gleichzeitig auf benachbarten Zylindermantelflächen 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c und auf benachbarten Axialebenen 21. Jede Zellenkante 20 auf einer Zylindermantelfläche 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c begrenzt mit jeder der auf zwei benachbarten Axialebenen 21 einer benachbarten Zylindermantelfläche 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c liegenden Zellenkanten 20 jeweils zwei weitere Zellenwandteile 19. Die Hälfte aller Schnittlinien der Zylindermantelflächen 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c mit den Axialebenen 21 ist von Zellenkanten 20 besetzt, wobei zwischen benachbarten Zellenkanten 20 auf den Zylindermantelflächen 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c und zwischen benachbarten Zellenkanten 20 auf den Axialebenen 21 jeweils eine unbesetzte Schnittstelle liegt. Aus dieser Anordnung der Zellenkanten 20 und der vorstehend genannten Bedingung, dass die paarweise jeweils ein Zellenwandteil 19 begrenzenden Zellenkanten 20 gleichzeitig auf benachbarten Zylindermantelflächen 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c und auf benachbarten Axialebenen 21 liegen, ergibt sich im Querschnitt des Zellenrades 10 ein flächendeckendes Muster aus Deltoiden, die den Querschnitt der einzelnen Zellen 22, 22a, 22b bilden. Im fertigen Zellenrad ist die ringförmige Zellenstruktur 17 von der Innenhülse 14 und der Aussenhülse 12 begrenzt. Auf diese Weise ergeben sich aus den Zwischenräumen benachbarter Zellen mit Deltoid-Querschnitt und den Aussen- und Innenhulsen 12,14 weitere Zellen 22', 22" mit dreieckförmigem Querschnitt.One in the Fig. 1 to 3 and 4 to 6 shown cellular wheel 10 of a pressure wave supercharger, not shown in the drawing consists of a symmetrical to a rotation axis y of the cellular wheel 10 lying, cylindrical outer sleeve 12 and concentric with the outer sleeve 12 lying, cylindrical inner sleeve 14. Outer sleeve 12 and inner sleeve 14 define a cell structure 17 from a in Cross-section mesh-like from contiguous cell wall parts 19 formed network. The annular space between the outer sleeve 12 and the inner sleeve 14 is of parallel to the rotation axis y aligned cell edges 20 limited cell wall parts 19 in a variety of The cell edges 20 are located on cutting lines of cylinder jacket surfaces 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c arranged concentrically to the rotation axis y with axially symmetrical axial planes 21. The cell walls each have a cell wall part 19 in pairs Each cell edge 20 on a cylindrical surface 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c delimited with each of the two adjacent axial planes 21 of an adjacent cylindrical surface 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c lying cell edges 20 each have two other cell wall parts 19. Half of all lines of intersection of the cylinder jacket surfaces 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c with the axial planes 21 is occupied by cell edges 20, wherein between adjacent cell edges 20 on the Cylinder jacket surfaces 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c and between be adjacent cell edges 20 on the axial planes 21 each have an unoccupied interface. From this arrangement, the cell edges 20 and the above-mentioned condition that the cell edge 20 in pairs each cell wall portion 19 simultaneously lie on adjacent cylindrical outer surfaces 18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c and on adjacent axial planes 21, resulting in the cross section of the cellular wheel 10 a blanket pattern of deltoids forming the cross-section of the individual cells 22, 22a, 22b. In the finished cellular wheel, the annular cell structure 17 is bounded by the inner sleeve 14 and the outer sleeve 12. In this way, from the interstices of adjacent cells with deltoid cross section and the outer and inner sleeves 12,14 further cells 22 ', 22 "with triangular cross section.

Bei dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten Zellenrad 10 liegen die Zellenkanten der ringförmigen Zellenstruktur auf Schnittpunkten von 72 rotationssymmetrischen Axialebenen 21 mit 3 Zylindermantelflächen 18a, 18b, 18c, wobei beim fertigen Zellenrad 10 die äussere und die innere Zylindermantelfläche 18a, 18c mit der Innenwand der Aussenhülse 12 bzw. der Innenhülse 14 zusammenfallen. Es ergeben sich somit 36 Zellen 22 mit Deltoid-Querschnitt und 2 x 36 Zellen 22', 22" mit dreieckförmigem Querschnitt. Die Zellenstruktur 17 weist eine Rotationssymmetrie bezüglich der Rotations- bzw. Zellenradachse y mit einem Drehwinkel von 360°/36=10° auf.At the in Fig. 1 to 3 In the finished cellular 10, the outer and inner cylindrical surface 18a, 18c with the inner wall of the outer sleeve 12 and the inner sleeve 14th coincide. Thus, there are 36 deltoid cross-section cells 22 and 22 x 22 x 22 triangular cross-section cells 22. The cell structure 17 has a rotational symmetry with respect to the rotary or cellular wheel axis y with a rotation angle of 360 ° / 36 = 10 ° on.

Bei dem in Fig. 4 bis 6 gezeigten Zellenrad 10 liegen die Zellenkanten der ringförmigen Zellenstruktur auf Schnittpunkten von 72 rotationssymmetrischen Axialebenen 21 mit 4 Zylindermantelflächen 18a, 18b1, 18b2, 18c, wobei beim fertigen Zellenrad 10 die äussere und die innere Zylindermantelfläche 18a, 18c mit der Innenwand der Aussenhülse 12 bzw. der Innenhülse 14 zusammenfallen. Es ergeben sich somit 2 x 36 Zellen 22a, 22b mit Deltoid-Querschnitt und 2 x 36 Zellen 22', 22" mit dreieckförmigem Querschnitt. Die Zellenstruktur 17 weist eine Rotationssymmetrie bezüglich der Rotations- bzw. Zellenradachse y mit einem Drehwinkel von 360°/36=10° auf.At the in 4 to 6 shown cell wheel 10 are the cell edges of the annular Cell structure at intersections of 72 rotationally symmetrical axial planes 21 with 4 cylinder jacket surfaces 18a, 18b1, 18b2, 18c, wherein the finished cellular 10, the outer and inner cylindrical surface 18a, 18c coincide with the inner wall of the outer sleeve 12 and the inner sleeve 14. 2 × 36 cells 22a, 22b with a deltoid cross-section and 2 × 36 cells 22 ', 22 "with a triangular cross-section thus result The cell structure 17 has a rotational symmetry with respect to the rotational or cellular wheel axis y with a rotation angle of 360 ° /. 36 = 10 ° on.

Das in den Fig. 1 bis 3 und 4 bis 6 beispielhaft dargestellte Zellenrad 10 mit einem Durchmesser D und einer Länge L von z. B. je 100 mm weist insgesamt 108 bzw. 144 Zellen auf. Die Aussenhülse 12, die Innenhülse 14 und die Zellenwandteilen 19 weisen eine einheitliche Wandstärke von z. B. 0,4 mm auf und bestehen aus einem hochwarmfesten metallischen Werkstoff, z. B. Inconel 2.4856. Die genannten Teile weisen in Richtung der Rotationsachse y eine gleiche Länge L entsprechend der Länge des Zellenrades 10 auf und erstrecken sich zwischen zwei senkrecht zur Rotationsachse y stehenden Stirnseiten des Zellenrades 10. Im Bereich der beiden Stirnseiten sind auf der Aussenhülse 12 umlaufende Profile 24 einer Labyrinthdichtung angeordnet. Die zur Bildung der Labyrinthdichtung erforderlichen Gegenprofile zu den Profilen 24 befinden sich an der Innenwand eines zur Lagerung des Zellenrades 10 vorgesehenen, in der Zeichnung nicht dargestellten Zellenradgehäuses.That in the Fig. 1 to 3 and 4 to 6 exemplified cellular 10 with a diameter D and a length L of z. B. per 100 mm has a total of 108 or 144 cells. The outer sleeve 12, the inner sleeve 14 and the cell wall parts 19 have a uniform wall thickness of z. B. 0.4 mm and consist of a highly heat-resistant metallic material, for. Inconel 2.4856. The said parts have in the direction of the rotation axis y an equal length L corresponding to the length of the cellular wheel 10 and extending between two perpendicular to the axis of rotation y end faces of the cellular wheel 10. In the region of the two end faces are on the outer sleeve 12 circumferential profiles 24 of a labyrinth seal arranged. The counter profiles to the profiles 24 required for forming the labyrinth seal are located on the inner wall of a cell wheel housing, which is provided for supporting the cellular wheel 10 and not shown in the drawing.

In der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen wird die Herstellung eines Zellenrades näher erläutert.In the following description of exemplary embodiments, the production of a cellular wheel is explained in more detail.

Wie aus den Fig. 7 bis 11 ersichtlich, werden bei einer ersten Herstellungsart rechteckförmige Lamellen 16 einer Länge 1 und einer Breite b einzeln nacheinander deckungsgleich aufeinandergelegt, wobei vor jedem Auflegen einer weiteren Lamelle 16 jeweils die zwei obersten Lamellen 16 an vorbestimmtem Stellen mittels eines parallel zur Längsrichtung der Lamellen 16 geführten Laserstrahls miteinander verschweisst werden.Like from the Fig. 7 to 11 can be seen in a first production of rectangular slats 16 a length 1 and a width b successively superimposed congruent, with each before laying another slat 16 each of the two uppermost slats 16 at predetermined locations by means of a parallel to the longitudinal direction of the slats 16 guided laser beam together be welded.

Die Lamellen 16 sind streifenförmige, ebene Blechteile und werden üblicherweise von einem als Rollenware vorliegenden Blechstreifen auf die vorgegebene Länge geschnitten. Die Länge 1 der Lamellen entspricht der Länge L des Zellenrades 10. Die Breite b der Lamellen 16 bzw. des Lamellenpaketes 26 ist grösser als die Breite oder Dicke B des ringförmigen Raumes bzw. der ringförmigen Zellenstruktur 17 zwischen Aussenhülse12 und Innenhülse 14 und berücksichtigt die beim nachfolgenden Strecken und Biegen des Lamellenpaketes 26 zur Zellenstruktur 17 eintretende Abnahme der Breite b des Lamellenpaketes 26.The lamellae 16 are strip-shaped, flat sheet-metal parts and are usually cut to a given length by a sheet metal strip in the form of rolls. The length 1 of the lamellae corresponds to the length L of the cellular wheel 10. The width b of the lamellae 16 or the lamella packet 26 is greater than the width or thickness B of the annular space or the annular cell structure 17 between the outer sleeve 12 and inner sleeve 14 and takes into account the subsequent distances and bending of the disk set 26 to the cell structure 17 entering decrease the width b of the disk set 26th

Zur Erzeugung der in Fig. 3 dargestellten Zellenstruktur 17 werden insgesamt 72 Lamellen 16 alternierend im Bereich der beiden Längskanten 16k und in der Längsmitte 16m über die gesamte Länge 1 miteinander verschweisst, so dass schliesslich ein Paket 26 aus 72 miteinander verschweissten Lamellen 16 entsteht. Anschliessend wird das Paket 26 aus den miteinander verschweissten Lamellen 16 in einer Richtung z senkrecht zur Ebene der Lamellen 16 gestreckt und zu der ringförmigen Zellenstruktur 17 gebogen, bis sich die erste und die letzte Lamelle 16 des Paketes 26 berühren. In dieser Lage werden die beiden endständigen Lamellen 16 des Paketes entlang ihrer Längsmitte 16m miteinander verschweisst.To generate the in Fig. 3 shown cell structure 17 are welded together a total of 72 fins 16 alternately in the region of the two longitudinal edges 16k and in the longitudinal center 16m over the entire length 1, so that finally a package 26 of 72 welded together lamellae 16 is formed. Subsequently, the package 26 is stretched out of the fins 16 welded together in a direction z perpendicular to the plane of the lamellae 16 and bent to the annular cell structure 17 until the first and last lamella 16 of the package 26 touch. In this position, the two terminal lamellae 16 of the package are welded together along their longitudinal center 16m.

In einem nächsten Schritt werden die Aussenhülse 12 und die Innenhülse 14 in der Form rohrförmiger Hülsen von einer Stirnseite her auf- bzw. eingeschoben. Vor Durchführung des Schweissvorgangs werden die Zellenwände der ringförmig gebogenen Zellenstruktur 17 über stirnseitig eingeführte Werkzeuge in der vorgegebenen Winkellage positionsgenau fixiert. Nach dem Positionieren der Aussenhülse 12 und der Innenhülse 14 werden die Längskanten 16k der miteinander verschweissten Lamellenpaare 16 mit der Aussenhülse 12 bzw. der Innenhülse 14 durch die Aussenhülse 12 bzw. die Innenhülse 14 hindurch mittels eines jeder Längskante 16k entlang geführten Laserstrahls verschweisst (Fig. 9 und Fig. 19 bis 23).In a next step, the outer sleeve 12 and the inner sleeve 14 in the form of tubular sleeves from one end side up or inserted. Before carrying out the welding process, the cell walls of the annularly curved cell structure 17 are fixed in position in the predetermined angular position via tools introduced on the front side. After positioning the outer sleeve 12 and the inner sleeve 14, the longitudinal edges 16k of the mutually welded pairs of slats 16 with the outer sleeve 12 and the inner sleeve 14 by the outer sleeve 12 and the inner sleeve 14 by means of each longitudinal edge 16k along guided laser beam welded ( Fig. 9 and Fig. 19 to 23 ).

Zur Erzeugung der in Fig. 6 dargestellten Zellenstruktur 17 werden insgesamt 72 Lamellen 16 alternierend im Bereich einer ersten Längskante 16k sowie zwischen Längsmitte und zweiter Längskante 16k und im Bereich der zweiten Längskante 16k sowie zwischen Längsmitte und erster Längskante 16k über die gesamte Länge 1 miteinander verschweisst, so dass schliesslich ein Paket 26 aus 72 miteinander verschweissten Lamellen 16 entsteht. Anschliessend wird das Paket 26 aus den miteinander verschweissten Lamellen 16 in einer Richtung z senkrecht zur Ebene der Lamellen 16 gestreckt und zu der ringförmigen Zellenstruktur 17 gebogen, bis sich die erste und die letzte Lamelle 16 des Paketes 26 berühren. In dieser Lage werden die beiden endständigen Lamellen 16 des Paketes entlang entsprechender Kanten miteinander verschweisst.To generate the in Fig. 6 shown cell array 17 are welded together in the region of a first longitudinal edge 16k and between the longitudinal center and second longitudinal edge 16k and in the region of the second longitudinal edge 16k and between the longitudinal center and the first longitudinal edge 16k over the entire length 1, so that finally a package 26th from 72 welded together slats 16 is formed. Subsequently, the package 26 of the welded together slats 16 in a Direction z is stretched perpendicular to the plane of the fins 16 and bent to the annular cell structure 17 until the first and the last lamella 16 of the package 26 touch. In this position, the two terminal lamellae 16 of the package are welded together along respective edges.

In einem nächsten Schritt werden die Aussenhülse 12 und die Innenhülse 14 in der Form rohrförmiger Hülsen von einer Stirnseite her auf- bzw. eingeschoben. Vor Durchführung des Schweissvorgangs werden die Zellenwände der ringförmig gebogenen Zellenstruktur 17 über stirnseitig eingeführte Werkzeuge 34 in der vorgegebenen Winkellage positionsgenau fixiert. Nach dem Positionieren der Aussenhülse 12 und der Innenhülse 14 werden die Längskanten 16k der miteinander verschweissten Lamellenpaare 16 mit der Aussenhülse 12 bzw. der Innenhülse 14 durch die Aussenhülse 12 bzw. die Innenhülse 14 hindurch mittels eines jeder Längskante 16k entlang geführten Laserstrahls verschweisst (Fig. 15 und Fig. 26 bis 30).In a next step, the outer sleeve 12 and the inner sleeve 14 in the form of tubular sleeves from one end side up or inserted. Before carrying out the welding process, the cell walls of the ring-shaped cell structure 17 are fixed in position in the predetermined angular position via tools 34 introduced at the front. After positioning the outer sleeve 12 and the inner sleeve 14, the longitudinal edges 16k of the mutually welded pairs of slats 16 with the outer sleeve 12 and the inner sleeve 14 by the outer sleeve 12 and the inner sleeve 14 by means of each longitudinal edge 16k along guided laser beam welded ( Fig. 15 and FIGS. 26 to 30 ).

Ein Vergleich der Fig. 9 und 12 zeigt, dass in einen ringförmigen Raum zwischen Aussen- und Innenhülse mit vorgegebenen Dimensionen Zellenstrukturen mit einer unterschiedlichen Zellenanzahl gemäss der Fig. 3 und 6 eingebaut werden können.A comparison of FIGS. 9 and 12 shows that in an annular space between outer and inner sleeve with predetermined dimensions cell structures with a different number of cells according to the Fig. 3 and 6 can be installed.

Beim paarweise Verschweissen der Lamellen 16 zum Lamellenpaket 26 können alle Schweissnähte mit einem senkrecht zur Ebene der Lamellen 16 geführten Laserstrahl gesetzt werden (Fig. 8 und Fig. 13). Bei einer in Fig. 10 gezeigten Variante werden die Längskanten 16k paarweise mit einem seitlich parallel zur Ebene der Lamellen 16 geführten Laserstrahl gesetzt.When welding the lamellae 16 in pairs to the lamella packet 26, all weld seams can be set with a laser beam guided perpendicular to the lamella 16 plane ( Fig. 8 and Fig. 13 ). At an in Fig. 10 In the variant shown, the longitudinal edges 16k are set in pairs with a laser beam guided laterally parallel to the plane of the lamellae 16.

Fig. 17 und 18 bzw. Fig. 24 und 25 zeigen als Variante der vorstehend beschriebenen Herstellung eines Zellenrades 10 gemäss Fig. 3 bzw. Fig. 6 die Bestückung einer vorgefertigten Innenhülse 14 oder Flanschhülse 15 mit einzelnen oder paarweise zu Zellen 22 bzw. 22a, 22b verschweissten, zu ihrer endgültigen, durch die ringförmige Zellenstruktur 17 vorgegebenen Form vorgeformten Lamellen 16. Der wesentliche Unterschied zu den vorhergehend beschriebenen Herstellungsart liegt darin, dass eine vorgängig hergestellte Innenhülse 14 bestückt wird. Das Fügen der einzelnen Lamellen 16 oder Zellen 22 bzw. 22a, 22b untereinander erfolgt von aussen mittels eines senkrecht zur Rotationsachse y entlang der Stosskante geführten Laserstrahls 30. Das Verschweissen der einzelnen Lamellen 16 oder Zellen 22 bzw. 22a, 22b mit der Innenhülse 14 kann von aussen mittels eines in einem Winkel zur entsprechenden Axialebene 21 entlang der Stosskante geführten Laserstrahls 30' unter Bildung einer Kehlnaht oder von innerhalb der Innenhülse 14 mittels eines senkrecht zur Rotationsachse y entlang der Stosskante geführten Laserstrahls 30" unter Bildung einer Blindnaht erfolgen. Das Verschweissen der letzten Zelle mit der Innenhülse erfolgt aber in jedem Fall von innerhalb der Innenhülse 14. Die Innenhülse 14 kann eine nahtlose Hülse oder ein zu einer rohrförmigen Hülse gebogener und entlang einer Stosskante unter Bildung einer Längsschweissnaht verschweisster Blechstreifen sein. FIGS. 17 and 18 respectively. FIGS. 24 and 25 show as a variant of the above-described preparation of a cellular wheel 10 according Fig. 3 respectively. Fig. 6 the assembly of a prefabricated inner sleeve 14 or flange sleeve 15 with individual or in pairs to cells 22 and 22a, 22b welded, preformed to their final, predetermined by the annular cell structure 17 shape of lamella 16. The main difference from the previously described production is that a previously prepared inner sleeve 14 is fitted. The joining of the individual lamellae 16 or cells 22 or 22a, 22b with each other takes place from the outside by means of a perpendicular to The welding of the individual lamellae 16 or cells 22 or 22a, 22b with the inner sleeve 14 can from the outside by means of a guided at an angle to the corresponding axial plane 21 along the joint edge laser beam 30 'to form a fillet weld or from within the inner sleeve 14 by means of a laser beam 30 '' guided along the bumping edge perpendicular to the axis of rotation y to form a blind seam, but the welding of the last cell to the inner sleeve takes place from within the inner sleeve 14. The inner sleeve 14 can be seamless Sleeve or be bent to a tubular sleeve and along a butt edge to form a longitudinal weld seam welded sheet metal strip.

Wie aus Fig. 17 bzw. 24 ersichtlich, ist die mit paarweise zu Zellen 22 bzw. 22a, 22b verschweissten Lamellen 16 bestückte Innenhülse 14 direkt mit einer Antriebswelle 13 verbunden, d.h. es kann hier auf eine Flanschhülse verzichtet werden oder die Innenhülse 14 wird bereits vor der Bestückung mit Lamellen auf eine Flanschhülse 15 aufgeschoben.How out Fig. 17 24, the inner sleeve 14 equipped with lamellae 16 welded to pairs 22, 22a, 22b is directly connected to a drive shaft 13, ie, a flange sleeve can be dispensed with or inner sleeve 14 is already fitted with lamellae pushed onto a flange sleeve 15.

Die Verbindung der Innenhülse 14 mit der Flanschhülse 15 kann beispielsweise durch Verschweissen der Stirnkanten von Innenhülse 14 und Flanschhülse 15 mittels Laserstrahlen 30 erfolgen (in der Zeichnung nicht dargestellt).The connection of the inner sleeve 14 with the flange sleeve 15 can be done for example by welding the end edges of inner sleeve 14 and flange sleeve 15 by means of laser beams 30 (not shown in the drawing).

Wie in den Fig. 19 bis 23 für die Herstellung eines Zellenrades gemäss Fig. 3 und in den Fig. 26 bis 30 für die Herstellung eines Zellenrades gemäss Fig. 6 gezeigt, werden die mit der Innenhülse 14 bereits verschweissten Lamellen 16 bzw. Zellen 22 über stirnseitig eingeführte Werkzeuge 34 in einer vorgegebenen Winkellage fixiert. Nach dem Aufschieben der Aussenhülse 12 wird diese mittels Laserstrahlen 30 über eine Blindnaht mit den freien Endkanten der darunterliegenden Lamellen 16 bzw. Zellen 22 bzw. 22a, 22b verschweisst (Fig. 22 und 23 bzw. Fig. 29 und 30).As in the Fig. 19 to 23 for the production of a cellular wheel according to Fig. 3 and in the FIGS. 26 to 30 for the production of a cellular wheel according to Fig. 6 The lamellae 16 or cells 22, which are already welded to the inner sleeve 14, are fixed in a predetermined angular position by means of tools 34 introduced on the front side. After pushing the outer sleeve 12, this is welded by means of laser beams 30 via a blind seam with the free end edges of the underlying slats 16 and 22 or 22 a, 22 b ( FIGS. 22 and 23 respectively. FIGS. 29 and 30 ).

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Zellenradfeeder
1212: Aussenhülseouter sleeve
1313: Antriebswelledrive shaft
1414: Innenhülseinner sleeve
1515: Flanschhülseflanged
1616: Lamellenslats
1717: Zellenstrukturcell structure
18a, 18b, 18c18a, 18b, 18c: ZylindennantelflächenZylindennantelflächen
1919: ZellenwandteilCell wall part
2020: Zellenkantencell edge
2121: Axialebeneaxial plane
22, 22a, 22b, 22', 22"22, 22a, 22b, 22 ', 22 ": Zellencell
2424: LabyrinthdichtungsteilLabyrinth seal part
2626: Lamellenpaketdisk pack
30, 30', 30"30, 30 ', 30 ": Laserstrahllaser beam
3434: WerkzeugTool
yy: Rotationsachseaxis of rotation

Claims

Zellenrad aus Metall, mit einer symmetrisch zu einer Rotationsachse (y) liegenden, zylindrischen Aussenhülse (12) und einer konzentrisch zur Aussenhülse (12) liegenden, zylindrischen Innenhülse (14), wobei der ringförmigen Raum zwischen Aussenhülse (12) und Innenhülse (14) von parallel zur Rotationsachse (y) ausgerichteten Zellenkanten (20) begrenzten Zellenwandteilen (19) in eine Vielzahl von rotationssymmetrisch angeordneten Zellen (22, 22a, 22b, 22', 22") unterteilt ist, wobei die Zellenkanten (20) auf Schnittlinien von konzentrisch zur Rotationsachse (y) angeordneten Zylindermantelflächen (18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c) mit rotationssymmetrisch angeordneten Axialebenen (21) liegen,
dadurch gekennzeichnet, dass
Aussenhülse (12) und Innenhülse (14) eine aus einem im Querschnitt maschenartig aus zusammenhängenden Zellenwandteilen (19) gebildeten Netzwerk aufgebaute Zellenstruktur (17) begrenzen, bei der paarweise jeweils ein Zellenwandteil (19) begrenzende Zellenkanten (20) gleichzeitig auf benachbarten Zylindermantelflächen (18a, 18b, 18c) und auf benachbarten Axialebenen (21) liegen, wobei jede Zellenkante (20) auf einer Zylindermantelfläche (18a, 18b, 18c) mit jeder der auf zwei benachbarten Axialebenen (21) einer benachbarten Zylindermantelfläche (18a, 18b, 18c) liegenden Zellenkanten (20) jeweils zwei Zellenwandteile (19) begrenzt.Cellular wheel made of metal, with a cylindrical outer sleeve (12) lying symmetrically to a rotation axis (y) and a cylindrical inner sleeve (14) lying concentrically with the outer sleeve (12), the annular space between outer sleeve (12) and inner sleeve (14) of cell walls (19) delimited parallel to the axis of rotation (y) and divided into a plurality of rotationally symmetrical cells (22, 22a, 22b, 22 ', 22 "), the cell edges (20) being concentric on cutting lines to the rotation axis (y) arranged cylinder jacket surfaces (18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c) are arranged with rotationally symmetrical axial planes (21),
characterized in that
Outer sleeve (12) and inner sleeve (14) define a cell structure (17) formed from a mesh formed in a mesh-like manner from connected cell wall parts (19), in which cell edges (20) bounding in pairs on one cell wall part (19) simultaneously on adjacent cylinder jacket surfaces (18a , 18b, 18c) and on adjacent axial planes (21), wherein each cell edge (20) on one cylinder jacket surface (18a, 18b, 18c) coincides with each of two adjacent axial planes (21) of an adjacent cylinder jacket surface (18a, 18b, 18c). lying cell edges (20) each bounded two cell wall parts (19).

Zellenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenstruktur (17) drei Zylindermantelflächen (18a, 18b, 18c) aufweist.Cell wheel according to claim 1, characterized in that the cell structure (17) has three cylindrical outer surfaces (18a, 18b, 18c).

Zellenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenstruktur (17) vier Zylindermantelflächen (18a, 18b1, 18b2, 18c) aufweist.Cell wheel according to claim 1, characterized in that the cell structure (17) has four cylinder jacket surfaces (18a, 18b1, 18b2, 18c).

Zellenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenstruktur (17) mehr als vier Zylindermantelflächen (18a, 18b1, 18b2,18c) aufweist.Cell wheel according to claim 1, characterized in that the cell structure (17) has more than four cylinder jacket surfaces (18a, 18b1, 18b2, 18c).

Zellenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der zur Herstellung des Zellenrades verwendeten Werkstoffe 0,4 mm oder weniger beträgt.Cell wheel according to one of claims 1 to 4, characterized in that the wall thickness of the materials used to produce the cellular wheel is 0.4 mm or less.

Verfahren zur Herstellung eines Zellenrades (10) nach Anspruch 1 aus Metall, mit einer symmetrisch zu einer Rotationsachse (y) liegenden, zylindrischen Aussenhülse (12) und einer konzentrisch zur Aussenhülse (12) liegenden, zylindrischen Innenhülse (14), wobei der Raum zwischen Aussenhülse (12) und Innenhülse (14) von parallel zur Rotationsachse (y) ausgerichteten Zellenkanten (20) begrenzten Zellenwandteilen (19) in eine Vielzahl von rotationssymmetrisch angeordneten Zellen (22, 22a, 22b, 22', 22") unterteilt ist, wobei die Zellenkanten (20) auf Schnittlinien von konzentrisch zur Rotationsachse (y) angeordneten Zylindermantelflächen (18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c) mit rotationssymmetrisch angeordneten Axialebenen (21) liegen, gekennzeichnet durch die nacheinander durehzufuhrenden Schritte (a) Bereitstellen einer vorgegebenen Anzahl Lamellen (16) mit einer der Länge (L) des Zellenrades (10) entsprechenden Länge (1) und einer auf die vorgegebene Dicke (B) des ringförmigen Raumes zwischen der Aussenhülse (12) und der Innenhülse (14) entsprechend abgestimmten Breite (b);

(b) Paarweise Verschweissen der Lamellen (16) in Längsrichtung an vorgegebenen Stellen (16k, 16m, 16m1, 16m2) zu einem Lamellenpaket (26) unter Bildung der Zellenkanten (20);

(c) Strecken des Lamellenpaketes (26) in einer Richtung (z) senkrecht zur Ebene der Lamellen (16) und Biegen des gestreckten Lamellenpaketes (26) zu der ringförmigen Zellenstruktur (17);

(d) Verbinden der beiden endständigen Lamellen (16) des gestreckten und gebogenen Lamellenpaketes 26 entlang entsprechender Zellenkanten (20);

(e) Einschieben der Innenhülse (14) in die ringförmige Zellenstruktur (17) und Aufschieben der Aussenhülse (12) auf die ringförmige Zellenstruktur (17);

(f) Verbinden der Aussenhülse (12) und der Innenhülse (14) mit den Lamellenkanten (16k).

A method for producing a cellular wheel (10) according to claim 1 of metal, with a cylindrical outer sleeve (12) lying symmetrically to a rotation axis (y) and a cylindrical inner sleeve (14) concentric with the outer sleeve (12), the space between Outer sleeve (12) and inner sleeve (14) of parallel to the rotation axis (y) aligned cell edges (20) limited cell wall parts (19) in a plurality of rotationally symmetrical cells (22, 22a, 22b, 22 ', 22 ") is divided, wherein the cell edges (20) lie on cutting lines of cylinder jacket surfaces (18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c) arranged concentrically with respect to the rotation axis (y) with axially symmetrical axial planes (21), characterized by the successive steps (a) providing a predetermined number of lamellae (16) with a length (L) of the cell wheel (10) corresponding length (1) and one to the predetermined thickness (B) of the annular space between the outer sleeve (12) and the inner sleeve ( 14) correspondingly matched width (b);

(b) welding the lamellae (16) in pairs in a longitudinal direction at predetermined locations (16k, 16m, 16m1, 16m2) to a lamellae package (26) to form the cell edges (20);

(c) stretching the disc pack (26) in a direction (z) perpendicular to the plane of the slats (16) and bending the stretched slat pack (26) to the annular cell structure (17);

(D) connecting the two terminal lamellae (16) of the stretched and curved lamella packet 26 along respective cell edges (20);

(e) inserting the inner sleeve (14) into the annular cell structure (17) and pushing the outer sleeve (12) onto the annular cell structure (17);

(f) connecting the outer sleeve (12) and the inner sleeve (14) with the blade edges (16k).

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden der beiden endständigen Lamellen (16) des gestreckten und gebogenen Lamellenpaketes (26) entlang entsprechender Zellenkanten (20) und das Verbinden der Aussenhülse (12) und der Innenhülse (14) mit den Lamellenkanten (16k) durch Verschweissen der Teile mittels eines Laser- oder Elektronenstrahls (30) durchgeführt wird.A method according to claim 6, characterized in that the connecting of the two terminal lamellae (16) of the stretched and bent plate pack (26) along corresponding cell edges (20) and the connection of the outer sleeve (12) and the inner sleeve (14) with the lamellar edges ( 16k) is performed by welding the parts by means of a laser or electron beam (30).

Verfahren zur Herstellung eines Zellenrades (10) nach Anspruch 1 aus Metall, mit einer symmetrisch zu einer Rotationsachse (y) liegenden, zylindrischen Aussenhülse (12) und einer konzentrisch zur Aussenhülse (12) liegenden, zylindrischen Innenhülse (14), wobei der Raum zwischen Aussenhülse (12) und Innenhülse (14) von parallel zur Rotationsachse (y) ausgerichteten Zellenkanten (20) begrenzten Zellenwandteilen (19) in eine Vielzahl von rotationssymmetrisch angeordneten Zellen (22, 22a, 22b, 22', 22") unterteilt ist, wobei die Zellenkanten (20) auf Schnittlinien von konzentrisch zur Rotationsachse (y) angeordneten Zylindermantelflächen (18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c) mit rotationssymmetrisch angeordneten Axialebenen (21) liegen, gekennzeichnet durch die nacheinander durchzufiihrenden Schritte (a) Bereitstellen einer vorgegebenen Anzahl Lamellen (16) mit einer der Länge (L) des Zellenrades (10) entsprechenden Länge (1) und einer auf die vorgegebene Dicke (B) des ringförmigen Raumes zwischen der Aussenhülse (12) und der Innenhülse (14) entsprechend abgestimmten Breite (b);

(b) Formen der Lamellen (16) entsprechend ihrer endgültigen, durch die ringförmige Zellenstruktur (17) vorgegebenen Form und gegebenenfalls Verbinden von Lamellenpaaren zu einzelnen Zellen (22, 22a, 22b);

(c) Setzen der geformten Lamellen (16) bzw. der Zellen (22, 22a, 22b) an vorgegebenen Stellen in vorgegebener Anzahl auf der Aussenseite der Innenhülse (14) und Verbinden der Lamellen (16) bzw. der Zellen (22, 22a, 22b) untereinander zur ringförmigen Zellenstruktur (17) und mit der Innenhülse (14);

(d) Aufschieben der Aussenhülse (12) auf die ringförmige Zellenstruktur (17);

A method for producing a cellular wheel (10) according to claim 1 of metal, with a cylindrical outer sleeve (12) lying symmetrically to a rotation axis (y) and a cylindrical inner sleeve (14) concentric with the outer sleeve (12), the space between Outer sleeve (12) and inner sleeve (14) of parallel to the rotation axis (y) aligned cell edges (20) limited cell wall parts (19) in a plurality of rotationally symmetrical cells (22, 22a, 22b, 22 ', 22 ") is divided, wherein the cell edges (20) lie on cutting lines of cylinder jacket surfaces (18a, 18b, 18b1, 18b2, 18c) arranged concentrically with respect to the rotation axis (y) with axially symmetrical axial planes (21), characterized by the steps to be performed successively (a) providing a predetermined number of lamellae (16) with a length (L) of the cell wheel (10) corresponding length (1) and one to the predetermined thickness (B) of the annular space between the outer sleeve (12) and the inner sleeve ( 14) correspondingly matched width (b);

(b) forming the lamellae (16) in accordance with their final shape dictated by the annular cell structure (17) and optionally joining lamellae pairs to individual cells (22, 22a, 22b);

(c) setting the shaped lamellae (16) or the cells (22, 22a, 22b) at predetermined locations in a predetermined number on the outside of the inner sleeve (14) and connecting the lamellae (16) or the cells (22, 22a , 22b) with each other to the annular cell structure (17) and with the inner sleeve (14);

(D) pushing the outer sleeve (12) onto the annular cell structure (17);

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden der Lamellenpaare zu einzelnen Zellen (22, 22a, 22b) und das Verbinden der Lamellen (16) bzw. der Zellen (22, 22a, 22b) untereinander zur ringförmigen Zellenstruktur (17) und mit der Innenhülse (14) durch Verschweissen der Teile mittels eines Laser- oder Elektronenstrahls (30) durchgeführt wird.A method according to claim 8, characterized in that connecting the lamellae pairs to individual cells (22, 22a, 22b) and connecting the lamellae (16) and the cells (22, 22a, 22b) to each other to the annular cell structure (17) and with the inner sleeve (14) by welding the parts by means of a laser or electron beam (30) is performed.

Verwendung eines Zellenrades (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem Druckwellenlader zur Aufladung von Verbrennungsmotoren.Use of a cellular wheel (10) according to one of claims 1 to 5 in a pressure wave supercharger for supercharging internal combustion engines.