径流式压缩机叶轮和所属的径流式压缩机的制作方法

本发明涉及一种径流式压缩机叶轮，所述径流式压缩机叶轮具有轮盘、与所述轮盘间隔开的盖盘和设置在其之间的、将轮盘和盖盘连接的叶片。

背景技术：

这种叶轮例如在压缩机或者鼓风机中使用。

这种径流式压缩机叶轮的轮盘具有叶片，所述叶片例如由实心体铣削而成，随后盖盘被固定在叶片上，由此形成径流式压缩机叶轮。

传统的径流式压缩机叶轮设置在被驱动的轴上。径流式压缩机叶轮由壳体围绕，通过径流式压缩机叶轮的转动，轴向地流入到轮盘和盖盘之间的中间空间中的气体能够径向地并且沿着环周方向加速从而被压缩。流动的气体在经过径流式压缩机叶轮之后进入到壳体的通道中。

转动的径流式压缩机叶轮的叶轮出口中的流通过相互作用与轮侧空间流耦联。这种相互作用影响性能、尤其可实现的压力升高和压缩机级的效率。在叶轮叶片的转动的后缘的区域中，在尾流低压中产生压力损耗并且因气体从轮侧空间流入到叶轮流中引起叶轮出口流中的移位和收缩效应。由此，径流式压缩机叶轮的压力升高以不期望的方式减小。

在叶轮出口流和轮侧空间流之间的这种相互作用已通过耗费的3D流动模拟来展示。

技术实现要素：

因此，本发明基于下述目的：提出一种径流式压缩机叶轮，所述径流式压缩机叶轮构成为，使得出现压缩机级的所期望的压力升高。

为了实现该目的，在开始提出类型的径流式压缩机叶轮中，根据本发明提出：叶片具有与轮盘和盖盘的径向外部的端部向内间隔开的端部部段，所述端部部段具有相对于连接到其上的部段减小的厚度。

相对于传统的径流式压缩机叶轮，根据本发明的径流式压缩机叶轮的叶片“变短”，也就是说，以缩短的方式构成并且在径向上不延伸直至轮盘和盖盘的外部端部而是具有从外部端部径向向内移动或者说设置的端部部段，其中在传统的径流式压缩机叶轮中，叶片延伸直至轮盘和盖盘的外环周。除此之外，叶片的径向外部的端部部段也具有相对于叶片的相邻的部段的厚度减小的厚度。减小的厚度在此优选仅设置在叶片的端部部段的区域中，而叶片在连接到所述端部部段的区域中不具有减小的厚度。通过叶轮出口的以这种方式调整的造型，能够在转速固定时以所期望的方式影响叶轮流和轮侧空间流的相互作用从而以所期望的方式影响压缩机级的压力升高。除此之外，叶轮出口处的混合损耗降低，由此提高了级效率。

叶片的“变短”，即叶片的减小的直径相对于轮盘和/或盖盘的“未变短”的直径d能够为1％至15％。

本发明的一个改进方案提出：叶片的端部部段在抽吸侧上分别具有倒圆的棱边。注意的是，厚的叶片后缘随着叶轮出流中的相应显著的尾流低压引起明显的压力损耗，此外，穿流径流式压缩机叶轮的气体与轮侧空间中的气体进行混合。

优选地，倒圆的棱边和叶片在抽吸侧处的型廓连续彼此融合。这意味着，倒圆的棱边和叶片在抽吸侧处的型廓、即抽吸侧轮廓连续彼此融合，也就是说，倒圆的棱边和叶片的型廓在接触点处具有相同的切线。

在根据本发明的径流式压缩机叶轮中，优选的是，倒圆的棱边具有半径R，所述半径至少近似对应等式R≈a·d，其中d为盖盘或轮盘的直径，并且a为在0.1和0.3之间的系数，所述系数优选为0.2。

在本发明的另一设计方案中能够提出：叶片的径向外部的端部的宽度的大约三分之一近似平行于轮盘和盖盘的外环周构成并且倒圆的棱边连接到其上。与之相应地，倒圆的棱边并非在叶片的径向外部的端部的整个宽度上延伸，而是仅在宽度的大约三分之二上延伸。叶片的径向外部的端部以平行于轮盘的和盖盘的外环周的方式构成，作为替选方案，其也能够构成为切线。

在本发明的范畴中也存在的是，叶片的端部部段在压力侧上分别具有倒圆的棱边。由此，与抽吸侧上的倒圆的棱边类似或相反，压力侧具有倒圆的棱边。与之相应地，能够有针对性地通过改变抽吸侧和/或压力侧处的型廓来影响根据本发明的径流式压缩机叶轮的空气动力学的特性。通常，抽吸侧或者压力侧是倒圆的，因为这两种效应相互抵消。

在压力侧处也优选的是，倒圆的棱边和叶片的型廓连续彼此融合，也就是说，在接触点，切线是相同的。

在根据本发明的径流式压缩机叶轮中，倒圆的棱边能够具有半径R，所述半径至少近似对应等式R≈b·d，其中d为盖盘的或轮盘的直径，并且b为在0.1和0.3之间的系数，所述系数优选为0.2。

根据本发明的径流式压缩机叶轮的一个变型形式提出：叶片的径向外部的端部的宽度的大约三分之一近似平行于轮盘的和盖盘的外环周构成并且倒圆的棱边连接到其上。

此外，本发明涉及一种径流式压缩机，所述径流式压缩机具有所描述类型的径流式压缩机叶轮，所述径流式压缩机叶轮容纳在壳体中。

附图说明

接下来根据实施例参考附图详细描述本发明。附图是示意性的视图并且示出：

图1示出根据本发明的径流式压缩机叶轮的细节的剖视图；

图2示出沿着线II-II贯穿图1中所示出的叶片的剖面；

图3示出根据另一实施例与图2中剖面类似的剖视图；

图4示出图3的在叶片的端部部段的区域中的细节；

图5示出根据另一实施例的与图2中的剖面类似的叶片的剖视图；以及

图6示出图5中所示出的叶片在叶片的端部部段的区域中的细节。

具体实施方式

图1的剖视图示出径流式压缩机叶轮1的一部分，所述径流式压缩机叶轮包括轮盘2，所述轮盘固定在(未示出的)轴上。此外，径流式压缩机叶轮1包括与轮盘2间隔开的盖盘3。在轮盘2和盖盘3之间的自由空间中设置有沿着环周方向分布式地设置的叶片4。径流式压缩机叶轮1在外侧由壳体5围绕，所述壳体在图1中仅部分地示出。当固定在轴上的径流式压缩机叶轮1置于转动时，轴向地沿着通过箭头6所表示的方向流入的气体径向地并且沿着环周方向加速从而被压缩。所述气体经过径流式压缩机叶轮1并且流动到在壳体5中构成的流动通道7中。

图2示出图1的径流式压缩机叶轮1的沿着线II-II的剖视图。在图2中在此仅示出贯穿叶片4的剖面以及轮盘2的一部分，所述轮盘与叶片4一件式地构成。叶片4具有空气动力学的型廓并且包括抽吸侧8和压力侧9。叶片4在其长度上具有近似保持不变的厚度。

在图2中可以看到，叶片4具有端部部段10，所述端部部段与轮盘2的径向外部的端部11以及与相对于其近似平行地设置的盖盘3向内间隔开。与之相应地，叶片4相对于传统的叶片在其沿着径向方向位于外部的端部处变短。例如能够通过切削加工、尤其通过镗孔制造的变短的叶片端部引起径流式压缩机叶轮1的压力升高的减小。由此，径流式压缩机叶轮例如能够在执行台架测试之后通过镗孔改型为，使得其实现预设的压力升高。在制造新的径流式压缩机叶轮的过程中，叶片的端部部段显然也能够直接如在图2中所示出的那样构成，也就是说，构成有与轮盘的外部端部间隔开的端部部段。另一方面，已经存在的径流式压缩机叶轮能够以所描述的方式机械切削地通过镗孔来加工，以便使在叶轮出口区域中的叶片变短。

图3和4示出径流式压缩机叶轮的另一实施例，其中仅——类似于图2——示出贯穿叶片的剖面并且在图4中示出图3的视图的细节。

在图3中示出的叶片12基本上对应于图2中所示出的叶片4。特别地，叶片12具有端部部段13，所述端部部段与轮盘2的径向外部的端部向内间隔开。如最佳地在图4的放大的视图中可以看到的那样，叶片12的端部部段13在抽吸侧8上具有倒圆的棱边14。倒圆的棱边14和叶片12在抽吸侧8上的型廓连续彼此融合，在该部位处满足相切条件，也就是说，棱边14和叶片12的型廓的棱边在接触点中具有相同的切线。

倒圆的棱边14是具有半径R的圆弧段，所述半径近似相当于轮盘2的半径d的0.2倍。

在图4中可以看到，叶片12的径向外部的端部部段13的(未倒圆的)宽度的大约三分之一近似平行于轮盘2的外环周构成并且倒圆的棱边14连接在其上。端部部段13的外棱边和倒圆的棱边14围成略大于90°的角度。

具有倒圆的棱边14的端部部段13能够直接在制造叶片12或制造与叶片整体地构成的轮盘12时构成，要么作为替选方案，端部部段13也能够在事后通过精车削传统的叶片来制造。制造倒圆的棱边14能够由此视为“圆滑过渡”，也就是说，在该部位处以传统的方式存在的棱边设有半径。

图5和6在叶片的区域中示出径流式压缩机叶轮的另一实施例，其中图5示出与图2和3类似的视图，而图6示出图5中所示出的叶片的放大的细节。

在图5和6中所示出的叶片15与图2中所示出的实施例一致地具有端部部段16，所述端部部段与轮盘2的径向外部的端部11间隔开。“缩短的”叶片15的端部部段16在压力侧9上具有倒圆的棱边17。如最佳地在图6中所看到的那样，倒圆的棱边17和叶片15在压力侧9上的外轮廓连续彼此融合。在接触点处满足相切条件。

在图6中此外示出，倒圆的棱边17构成为圆弧段，所述圆弧段的半径大致相当于轮盘2的直径d的0.2倍。在其它实施方案中，能够设有另一半径，该另一半径例如能够在0.15d和0.25d之间。

叶片15的径向的端部部段16的宽度的大约三分之一平行于轮盘2的外环周构成，倒圆的棱边17连接到其上，所述倒圆的棱边由此近似在(假想的)宽度的三分之二上延伸。

传统的径流式压缩机叶轮能够通过对叶片的径向的端部部段进行镗孔并且通过在压力侧上的圆滑过渡以切削的方式加工，使得产生图5和6中所示出的径流式压缩机叶轮。另一方面，叶片15在图5和6中所示出的形状在制造新的径流式压缩机叶轮时直接通过铣削或者另一生产方法来形成。

在所述实施例中所示出的不同的方法引起对流动情况的如下影响：压力损耗降低并且降低或避免轮侧空间的区域中的流体与叶轮出口的区域中的流体的所不期望的混合。以这种方式提高叶轮级的效率。在所描述的不同实施例中示出的措施也能够彼此组合。为了获得具有限定特性的径流式压缩机叶轮，也能够对在叶片的端部部段的区域中已实施的改型进行修改。例如不仅能够在抽吸侧上而且在压力侧上设置有倒圆的棱边。此外，也能够调整叶片沿着径向方向的剩余长度或距轮盘的外棱边的距离。

虽然本发明在细节上通过优选的实施例详细说明和描述，但是本发明不受限于所公开的实例，并且本领域技术人员能够从中推导出其它变型形式，而不脱离本发明的保护范围。