涡轮机及用于生产其的方法与流程

本发明涉及一种涡轮机，特别是涉及一种径向涡轮机，并且涉及一种用于生产其的方法。

背景技术：

根据us6,669,436b2，涡轮机（即径向压缩机）具有包括移动叶片的转子，并且具有包括引导叶片的定子。在待压缩介质的流动方向上看，定子的引导叶片被设计为布置在转子的移动叶片的下游的扩散器的引导叶片。因此，引导叶片定位在从转子的移动叶片引出的流动通道的区域中。此外，根据us6,669,436b2，已知在扩散器的区域中、即在扩散器的引导叶片的区域中提供消音元件。此处，此消音元件是扩散器环的整体部分，所述扩散器环被设计为具有多个孔口的板状环，其中所述孔口通往中空空间。作为扩散器环的整体部分的根据us6,669,436b2已知的消音元件充当包括中空空间的谐振器，所述中空空间经由孔口与扩散器的区域中的流动通道连接。这样的消音元件的消音效果是有限的。

技术实现要素：

由此出发，本发明基于产生一种新型涡轮机以及一种用于生产其的方法的目的。该目的通过根据权利要求1的涡轮机来解决。

根据本发明，定子在至少一个流动通道的区域中包括至少一个泡沫状多孔消音元件。这样的消音元件具有良好消音特性，而同样，此外，可以简单且具有成本效益地生产。

根据有利的进一步扩展，相应泡沫状消音元件被设计为金属泡沫元件，其优选地通过生成性制造方法（generativemanufacturingmethod）生产，并且单独地形成为烧结金属泡沫状元件。作为通过生成性制造方法生产的消音元件的金属泡沫元件特别优选。

优选地，相应泡沫状消音元件的孔隙率不均匀地分布，而是在孔隙数量和/或孔隙深度方面局部不同。孔隙率的变化不仅取决于孔隙大小，而且还取决于具有恒定孔隙大小的材料密度。孔隙大小和孔隙形状的变化也影响孔隙率。通过相应消音元件的孔隙率的不同分布，可以最佳地调节消音特性和强度性质。

根据有利的进一步扩展，相应泡沫状消音元件是包括引导叶片的扩散器的整体部分。优选地，引导叶片具有流动前边缘、流动后边缘和在这些边缘之间延伸的流动控制表面，其中比起在邻接流动前边缘和流动后边缘的区域中，在流动前边缘与流动后边缘之间的中间区域中，形成较多数量的孔隙，和/或其中比起在邻接相应流动控制表面的区域中，在相邻引导叶片的流动控制表面之间的中间区域中，形成较多数量的孔隙和/或较深孔隙。借此，可以在扩散器的区域中最佳地调节消音特性。

根据本发明的有利的进一步扩展，界定相应流动通道和/或定位在相应流动通道中的引导叶片的壁至少部分地实施为流状多孔消音元件。这允许涡轮机的定子侧流动通道的区域中消音特性的最佳调节。

在权利要求10中限定用于生产根据本发明的涡轮机的方法。

附图说明

根据从属权利要求和以下描述获得本发明的优选的进一步扩展。本发明的示例性实施例通过附图更详细地解释，但不限于此。

其示出：

图1是通过设计为径向压缩机的涡轮机的轴向截面；

图2是图1的径向压缩机的扩散器在图1的方向ii上的视图；

图3是图1的径向压缩机的替代扩散器在图1的方向ii上的视图；

图4是图1的径向压缩机的另外的替代扩散器在图1的方向ii上的视图；以及

图5是通过设计为径向压缩机的另外的涡轮机的轴向截面。

具体实施方式

本发明涉及一种涡轮机，特别是涉及一种径向涡轮机。此外，本发明涉及一种用于生产这样的涡轮机的方法。

图1和图2示出设计为径向压缩机的涡轮机10的不同视图。

形成为径向压缩机的图1和图2的涡轮机10包括具有移动叶片12的转子11。此外，设计为径向压缩机的涡轮机10包括定子13，其中定子13一方面至少部分界定在轴向方向上延伸的通往转子11的移动叶片12的流动通道14，另一方面至少部分界定从转子11的移动叶片12引出并且在径向方向上延伸的流动通道15。

包括引导叶片17的扩散器16是定子13的一部分。在待压缩介质的流动方向上看，扩散器16的引导叶片17在径向方向上延伸的流动通道15中定位在转子11的移动叶片12的下游。定子13的螺旋形流出壳体18跟随在扩散器16的下游。待压缩介质的流动方向由图1中的箭头19可视化。

图2示出扩散器16（即扩散器16的引导叶片17以及其壁24）的视图ii。引导叶片17中的每一者包括流动前边缘20、流动后边缘21和在相应流动前边缘20与流动后边缘21之间延伸的流动控制表面22。在根据本发明的涡轮机的情况下，定子13在至少一个流动通道14和/或15的区域中包括泡沫状多孔消音元件23。

相应泡沫状多孔消音元件23可以形成为金属泡沫元件，特别是形成为烧结金属状元件，或形成为塑料泡沫元件。在金属泡沫元件的情况下，其优选地通过生成性制造方法来生产。

在图1和图2的示例性实施例中，其中定子13在扩散器16的区域中包括所述或每一泡沫状多孔消音元件23，设置为定子13的壁24至少部分地实施为泡沫状多孔消音元件23，即优选地，在定子13的流动通道15的两个轴向侧面上或仅一个轴向侧面上，所述壁24部分地界定至少部分地从转子11的引导叶片12引出的流动通道15，所述流动通道15在径向方向上延伸并且在扩散器16的区域中从转子11的移动叶片12引出。这允许特别有效的消音。从转子11传出并且作用在扩散器16上的压力冲击可以直接在源头处减弱。

在图1和图2中所示的示例性实施例中，相应泡沫状消音元件的孔隙率均匀分布，即，泡沫状消音元件23在孔隙的数量和深度以及大小方面具有均匀的分布。

与此相比，图3和图4示出相应泡沫状消音元件23在孔隙数量和孔隙深度方面并不具有均匀分布的孔隙率、而是局部不同孔隙率的情况下本发明的版本。因此，壁24部分地实施为泡沫状多孔消音元件23，所述壁24在图3和图4中在径向方向上延伸，并且其在扩散器16的区域中部分地界定在径向方向上延伸的流动通道15。

在图3中，比起在直接邻接流动前边缘20和流动后边缘21的区域中，在流动前边缘20与流动后边缘21之间的中间区域中，设置或形成较多数量的孔隙和较大深度的孔隙。

在图4的版本中，界定在径向方向上延伸的流动通道15的转子13的壁24的孔隙率在扩散器16的区域中以如下方式另外局部不同：比起直接相邻于相应引导叶片17的相应流动控制表面23的区域，在扩散器16的相邻引导叶片17的流动控制表面22之间的中间区域中，形成较多数量的孔隙和较深孔隙。

图5示出本发明的版本，其中在扩散器16的区域中界定在径向方向上延伸的流动通道15的定子13的壁24具有在其轴向厚度上看见的局部不同的孔隙率。因此，在图5中设置为，比起直接相邻于流动通道15的区域，在这些壁24的轴向中间区域中，形成较大孔隙。

虽然优选地，界定相应流动通道14、15的壁24至少部分地实施为泡沫状多孔消音元件13，但是替代性地或另外，还可能的是，定位在相应流动通道14、15中的引导叶片17至少部分地实施为泡沫状多孔消音元件13。

在所示示例性实施例中，定子13在从转子11的移动叶片12引出的流动通道15的区域中包括至少一个泡沫状多孔消音元件23。

替代性地或另外，还可能的是，定子13在通往转子11的移动叶片12的流动通道14的区域中包括至少一个这样的泡沫状多孔消音元件23。

在所示示例性实施例中，涡轮机10实施为径向压缩机。还可能的是，本发明与设计为径向涡轮的径向涡轮机一起采用。在径向涡轮的情况下，通往转子的移动叶片的流动通道在径向方向上延伸，并且从转子的移动叶片引出的流动通道在轴向方向上延伸。

然而，组合径向和轴向设计的涡轮机也可能作为替代方案。

相应泡沫状多孔消音元件23产生粘性消音。因此，比起常规谐振器型消音器，可以更有效地减弱声音。特别地，还可以减少转子和位于转子的下游的组件的高频振动激励。另外，比起谐振器型消音器，会引起流中的压力损失减小。

本发明还涉及一种用于生产涡轮机的方法，同时出于此目的提供转子11和定子13。

转子11可以是精密铸件、切屑机加工锻件或切屑机加工整体生产的部件。

此外，定子13可以至少部分地是精密铸件。

在所述或每一泡沫状多孔消音元件23的区域中，定子13至少部分地通过生成性制造方法来生产。

特别是当相应泡沫状消音元件23形成为金属泡沫元件时，特别是可以特别利用增材制造方法，诸如例如（选择性）激光束熔化或电子束焊接。在此情况下，金属泡沫是烧结金属状生成金属泡沫。

特别是当扩散器16包括至少一个泡沫状多孔消音元件23时，扩散器16的所谓的扩散器环（其至少提供定子侧扩散器16的壁24中的一者的一部分，并且还整体地提供其引导叶片17）优选地通过生成性制造方法生产。在此情况下，相应消音元件23是扩散器环的整体部分，并且因此是扩散器16的整体部分。扩散器环提供扩散器16的引导叶片17并且至少部分地提供壁24中的一者，壁24界定在径向方向上延伸的流动通道15。

包括泡沫状消音元件23并且经由生成性制造方法生产的定子13的特定部分连接到定子13的邻接部分，定子13的所述邻接部分优选地通过精密铸造生产并且出于此目的插入到通过精密铸造生产的定子13的所述部分中的对应凹部中。

附图标记列表

10涡轮机

11转子

12移动叶片

13定子

14流动通道

15流动通道

16扩散器

17引导叶片

18流出壳体

19流动方向

20流动前边缘

21流动后边缘

22流动控制表面

23消音元件

24壁

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种涡轮机(10)，特别是径向压缩机，具有：

包括移动叶片(12)的转子(11)；

优选地包括引导叶片(17)的定子(13)，所述定子(13)至少部分地界定通往所述转子(11)的所述移动叶片(12)的至少一个流动通道(14)和从所述转子(11)的所述移动叶片(12)引出的至少一个流动通道(15)；

其特征在于：所述定子(13)在至少一个流动通道(14、15)的区域中包括至少一个泡沫状多孔消音元件(23)；其中，所述消音元件(23)被设计为泡沫元件、设计为烧结状泡沫元件、或设计为塑料泡沫元件。

2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于：相应泡沫状消音元件(23)通过生成性制造方法生产。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的涡轮机，其特征在于：相应泡沫状消音元件(23)的孔隙率以孔隙数量和孔隙深度局部相同的方式均匀分布。

4.根据权利要求1和2中的任一项所述的涡轮机，其特征在于：相应泡沫状消音元件(23)的孔隙率在孔隙数量和/或孔隙深度方面不均匀地分布，而是局部不同。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的涡轮机，其特征在于：相应泡沫状消音元件(23)是包括引导叶片(17)和/或入口侧流动区域的定子侧扩散器(16)的一部分。

6.根据权利要求4和5所述的涡轮机，其特征在于：所述引导叶片(17)具有流动前边缘(20)、流动后边缘(21)和在这些边缘(20、21)之间延伸的流动控制表面(22)，其中，比起在邻接所述流动前边缘(20)和所述流动后边缘(21)的区域中，在所述流动前边缘(20)与所述流动后边缘(21)之间的中间区域中，形成较多数量的孔隙和/或较深孔隙和/或变化的孔隙大小和/或变化的孔隙密度和/或孔隙形状。

7.根据权利要求4和5或根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于：所述引导叶片(17)具有流动前边缘(20)、流动后边缘(21)和在这些边缘(20、21)之间延伸的流动控制表面(22)，其中，比起在邻接相应流动控制表面(22)的区域中，在相邻引导叶片(17)的所述流动控制表面(22)之间的中间区域中，形成较多数量的孔隙和/或较深孔隙。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的涡轮机，其特征在于：界定相应流动通道(14、15)和/或定位在相应流动通道(14、15)中的引导叶片(17)的壁(24)至少部分地实施为泡沫状多孔元件(13)。

9.一种用于生产根据权利要求1至8中的任一项所述的涡轮机(10)的方法，具有以下步骤：

提供所述转子(11)；

提供所述定子(13)；

其特征在于：至少部分地、即在包括至少一个泡沫状多孔消音元件(23)的部分的区域中，通过生成性制造方法生产所述定子(13)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述定子(13)的第一部分由通过精密铸造和/或切屑机加工处理的锻件和/或切屑机加工整体生产部件生产，并且其特征在于：包括至少一个泡沫状多孔消音元件(23)并且通过生成性制造方法生产的所述定子(13)的至少一个第二部分插入到所述第一部分中的对应凹部中。