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    • 专利摘要:
    Kompressoreiner Strömungsmaschine,aufweisend einen Außengewindeabschnitt(44), der einstückigan einem Hauptkörperabschnitt(29) eines Kompressorrades (16) angeordnet ist, einen Außengewindeabschnitt(46), der an einem distalen Ende einer Welle (23) zum Antreibendes Kompressorrades (16) angeordnet ist, und eine Hülse (49),die an deren einem Ende mit einem kompressorradseitigen Innengewindeabschnitt(52) fürden Eingriff mit dem Außengewindeabschnitt(44) des Kompressorrades (16) und an deren anderem Ende mit einem wellenseitigenInnengewindeabschnitt (53) fürden Eingriff mit dem Außengewindeabschnitt(46) der Welle (23) versehen ist, wobei der Außengewindeabschnitt (44) desKompressorrades (16) und der Außengewindeabschnitt(46) der Welle (23) mittels der Hülse (49) miteinander gekuppelt sind.
    公开号:DE102004027707A1
    申请号:DE102004027707
    申请日:2004-06-07
    公开日:2005-01-05
    发明作者:Keiichi Oyama Inaba；Toshihiko Oyama Nishiyama
    申请人:Komatsu Ltd；
    IPC主号:F02B39-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Kompressor einer Strömungsmaschine und ein Kompressorradhierfür.
    [0002] EinKompressor einer Strömungsmaschine desTyps, bei dem ein Kompressorrad des Zentrifugaltyps von einem Turbinenrad über eineWelle unter Nutzung der Energie eines Abgases als Mittel zur Erhöhung derAnsaugmenge eines Motors durch Komprimieren von Luft angetriebenwird, ist als Turbolader bekannt.
    [0003] 7 ist ein Längsschnitteines Turboladers 11 nach dem Stand der Technik. Der Turbolader 11 weisteine abgasseitige Einheit 12 zum Aufbringen von Rotationsenergieaus dem Abgas eines Motors und eine ansaugseitige Einheit 13 zumKomprimieren von Luft mittels der Rotationsenergie und Einführen derkomprimierten Luft in den Motor auf.
    [0004] EinTurbinenrad 14 wird durch die Energie des aus einem Abgaseinlasskanal 19 zuströmenden Abgasesgedreht. Ein Kompressorrad 16 des Zentrifugaltyps zum Komprimierenvon Luft ist an der dem Turbinenrad 14 gegenüberliegendenSeite einer Welle 23 (nachfolgend als distale Endseiteder Welle 23 bezeichnet) mit dieser und dem Turbinenrad 14 verbunden.In der Mitte des Kompressorrades 16 ist eine Montageöffnung 25 ausgebildet,in welche die Welle 23 mit einer etwas losen oder festenPassung eingepasst ist. Das Kompressorrad 16 ist mittelseiner Schraubenmutter 26 an einem Gewindeabschnitt 40 amdistalen Ende der Welle 23 befestigt.
    [0005] 8 ist ein Längsschnittdes in 7 gezeigten Kompressorrades 16.Ein Hauptkörperabschnitt 29 desKompressorrades 16 weist einen ansaugseitigen Scheibenabschnitt 29A undeinen rückseitigenScheibenabschnitt 29B auf. Eine Mehrzahl von Schaufelabschnitten 18 sindan der Außenseite des Hauptkörperabschnitts 29 angeordnet,und die Montageöffnung 25 verläuft durchdie Mitte des Hauptkörperabschnitts 29 hindurch.
    [0006] Umein geringes Gewicht zu erreichen, wird das Kompressorrad 16 auseiner Aluminiumlegierung durch Gießen hergestellt. Da die Drehzahldes Kompressorrades 16 hohe Werte von mehreren Tausend Umdrehungenpro Minute (U/min) erreicht, bewirkt die aus der hohen Drehzahlresultierende Zentrifugalkraft eine extrem hohe Zugbeanspruchungin Radialrichtung und führtgelegentlich zum Bruch des Kompressorrades 16. Es ist bekannt,dass ein solcher Bruch besonders von der Innenwand der Montageöffnung 25 ausgeht.
    [0007] Umdieses Problem zu lösen,ist eine Technologie bekannt, die beispielsweise in dem japanischenPatent Nr. JP-A-5-504178beschrieben ist.
    [0008] 9 ist ein Längsschnitteines Kompressorrades 16 nach diesem Patent. Anstelle einerdas Kompressorrad durchdringenden Montageöffnung ist hier eine Montageöffnung 42 miteinem Innengewinde in einem Endabschnitt des Kompressorrades 16 ausgebildet.An dem distalen Ende 54 einer Welle 23 ist einAußengewindeausgebildet. Die Welle 23 und das Kompressorrad 16 werdendurch Einschrauben des distalen Endes 54 der Welle 23 indie Montageöffnung 42 desKompressorrades 16 miteinander gekuppelt.
    [0009] Wiebereits bei der Technologie in 8 festgestelltwurde, tritt der Bruch der Innenwand der Montageöffnung 25 in dem Kompressorrad 16 besondershäufigin der Nähedes maximalen Außenumfangsabschnitts 30 auf,wo in Axialrichtung der Außenumfangdes Kompressorrades 16 maximal ist.
    [0010] Beider in 9 gezeigten Technologieist die Montageöffnung 42 inAxialrichtung in der Nähe desmaximalen Außenumfangsabschnitts 30 angeordnet.Daher kann bei einer Erhöhungder Drehzahl ein Bruch nahe des maximalen Außenumfangsabschnitts 30 auftreten.
    [0011] Besonderswenn ein Motor, der mit dem Turbolader 11 unter Verwendungdes Kompressorrades 16 ausgerüstet ist, für Arbeitsmaschinen, wie Baumaschinen,verwendet wird, werden ein Vollastzustand, wie beim Ladebetrieb,d.h. eine hohe Drehzahl des Turboladers, und ein Teillastzustand,d.h. eine geringe Drehzahl des Turboladers, innerhalb kurzer Zeitabstände wiederholt.Infolgedessen wird die auf das Kompressorrad 16 einwirkendeBelastungsgröße hoch,wodurch ein Bruch wahrscheinlicher auftritt.
    [0012] InfrüherenJahren wurde eine Technologie, die als EGR (Abgasrückführung) bezeichnetwird, als eine Gegenmaßnahmezum Reduzieren von Stickoxiden (NOx), die im Abgas eines Dieselmotorsenthalten sind, angenommen. Nach dieser Technologie wird ein Teildes Abgases, das von dem Motor emittiert wird, an ein Ansaugsystemdes Motors zurückgeführt. Umdas EGR zu erreichen, ist es notwendig, Frischluft für die Verbrennungskapazität in einemZylinder sicherzustellen, wobei die Frischluftmenge durch die Rückführmengedes Abgases geringer wird, und ein höheres Verdichtungsverhältnis des Turboladers 11 zuerreichen. In anderen Worten muss das Kompressorrad 16 miteiner höherenDrehzahl gedreht werden, wofürdie herkömmlicheTechnologie noch nicht ausreichend ist und ein Kompressorrad miteiner höherenHaltbarkeit gefordert wird.
    [0013] Mitder Erfindung werden ein Kompressor einer Strömungsmaschine und ein Kompressorrad hierfür geschaffen,bei dem selbst bei Drehung mit hoher Drehzahl kaum Brüche auftreten.
    [0014] Dieswird gemäß der Erfindungerreicht durch einen Kompressor einer Strömungsmaschine, aufweisend einenAußengewindeabschnitt,der einstückigan einem Hauptkörperabschnitteines Kompressorrades angeordnet ist, und einen Außengewindeabschnitt,der an einem distalen Ende einer Welle zum Antreiben des Kompressorradesangeordnet ist, welche Außengewindeabschnittemittels einer Hülse miteinandergekuppelt sind, die an deren einem Ende mit einem Annengewindeabschnittfür denEingriff mit dem Außengewindeabschnittdes Kompressorrades und an deren anderem Ende mit einem Annengewindeabschnittfür denEingriff mit dem Außengewindeabschnittder Welle versehen ist.
    [0015] Gemäß der Erfindungkann der Durchmesser des Außengewindeabschnittsdes Kompressorrades größer alsder Durchmesser des Außengewindeabschnittsder Welle sein.
    [0016] Gemäß der Erfindungkann zumindest eine von der Zentrierung zwischen dem Kompressorrad undder Hülseund der Zentrierung zwischen der Hülse und der Welle mittels einerZapfenverbindungsanordnung gestaltet sein.
    [0017] Gemäß der Erfindungkönneneine Dichtungsnut um einen Außenumfangsabschnittder Hülseherum ausgebildet sein und ein Dichtungsring in die Dichtungsnuteingepasst sein, um eine Leckage von Luft und Öl zwischen einer rückseitigenKammer des Kompressorrades und einer Lagerkammer zu verhindern.
    [0018] Gemäß der Erfindungkönnenauch ein Drucklager, das an einem nicht drehbaren Teil befestigtist, das keine Drehung synchron mit der Welle durchführt, undein scheibenartiger Druckring vorgesehen sein, der an der Wellebefestigt ist, wobei das Drucklager zwischen dem Druckring und derHülse liegt.
    [0019] Gemäß der Erfindungist auch ein Kompressorrad eines Kompressors einer Strömungsmaschinevorgesehen, wobei ein distales Ende eines zylindrischen Abschnittseines rückseitigenScheibenabschnitts eines Kompressorrades ein Außengewindeabschnitt ist.
    [0020] ImFolgenden werden die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung beschrieben.
    [0021] DieMontageöffnungoder der Durchlass zum Kuppeln mit der Welle braucht nicht in demHauptkörperabschnittdes Kompressorrades angeordnet sein. Infolgedessen ist die auf dasKompressorrad wirkende Belastung gering und ein Bruch tritt kaumauf, selbst wenn das Kompressorrad mit einer hohen Drehzahl gedrehtwird.
    [0022] DasKompressorrad ist in vielen Fällenaus einem Werkstoff mit einer geringeren Festigkeit als die Welle,um das Gewicht zu reduzieren. Daher ist, wenn der Außengewindeabschnittdes Kompressorrades dick gestaltet wird, das Problem der besonderenWahrscheinlichkeit des Brechens des Außengewindeabschnitts des Kompressorradesgering, so dass die gesamte Haltbarkeit verbessert werden kann.
    [0023] Wennder Rotationsausgleich des Kompressorrades und des Turbinenradeseinzeln eingestellt wird und diese Räder montiert werden, ist einZentrierungsfehler nach der Montage gering. Daher ist die Häufigkeitder Wiedereinstellung des Rotationsausgleichs des Kompressors derStrömungsmaschine gering.
    [0024] Teilezur Abdichtung von Luft und Ölbrauchen nicht separat angeordnet werden, und Luft und Öl können miteiner kompakten Konstruktion abgedichtet werden.
    [0025] Esist auch möglich,das Drucklager mit einer einfachen Konstruktion abzustützen, umdie auf die Welle wirkende Kraft in Druckrichtung wirksam aufzunehmen.
    [0026] Dadas Auftreten eines Bruches des Kompressorrades schwieriger wirdund die Haltbarkeit verbessert werden kann, kann das Verdichtungsverhältnis desTurboladers unter Verwendung des Kompressorrades gemäß der Erfindungerhöhtwerden.
    [0027] DieErfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    [0028] 1 eine Seitenansicht einesKompressorrades gemäß der Erfindung;
    [0029] 2 einen Schnitt des Kompressorrades aus 1;
    [0030] 3 einen Längsschnitteines Turboladers gemäß der Erfindung;
    [0031] 4 eine vergrößerte Ansichtdes Ausschnitts P aus 3;
    [0032] 5 ein Flussdiagramm desVorgangs zur Montage des Kompressorrades;
    [0033] 6 ein Diagramm, das dieBeziehung zwischen dem Innendurchmesser einer Montageöffnung undder Belastungsgröße einesherkömmlichen Kompressorradeszeigt;
    [0034] 7 einen Längsschnitteines Turboladers nach dem Stand der Technik;
    [0035] 8 einen Längsschnitteines in 7 gezeigtenKompressorrades; und
    [0036] 9 einen Längsschnitteines anderen Kompressorrades nach dem Stand der Technik.
    [0037] MitBezug auf die Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsformder Erfindung beschrieben.
    [0038] MitBezug auf 3 weist eineabgasseitige Einheit 12 ein abgasseitiges Gehäuse 15 auf,in dem ein Turbinenrad 14 untergebracht ist, das eine Mehrzahlvon Schaufeln aufweist und von einer Welle 23 abgestützt wird.
    [0039] Dasabgasseitige Gehäuse 15 weisteinen Abgaseinlasskanal 19 zum Zuführen von Abgas zu dem Turbinenrad 14 auf.Der Abgaseinlasskanal 19 ist derart ringförmig ausgebildet,dass er den Außenumfangdes Turbinenrades 14 umschließt, und ist mit einem nichtgezeigten Motorabgasstromkanal verbunden, durch den das von einemMotor emittierte Abgas hindurchströmt. Das abgasseitige Gehäuse 15 weistauch einen Abgasauslasskanal 21 zum Abströmen desAbgases nach dem Übertragender Energie des Abgases auf das Turbinenrad 14 auf. Der Abgasauslasskanal 21 istim Wesentlichen zylinderförmigund konzentrisch zu dem Drehmittelpunkt des Turbinenrades 14 ausgebildet.Eine Öffnungan der gegenüberliegendenSeite des Abgasauslasskanals 21 ist durch eine abgasseitigeInnenplatte 22 geschlossen.
    [0040] DieWelle 23 ist einstückigmit dem Turbinenrad 14 ausgebildet. Die Welle 23 durchdringtdie abgasseitige Innenplatte 22 und ist in einem Lager 24 drehbargelagert. Das Turbinenrad 14 und die Welle 23 sindnormalerweise aus einer Superlegierung auf Nickelbasis, Kohlenstoffstahloder legiertem Stahl geformt.
    [0041] EinKompressorrad 16 ist in einem ansaugseitigen Gehäuse 17 untergebracht,das einen Ansaugeinlasskanal 27 zum Ansaugen von Luft zudem Kompressorrad 16 aufweist. Der Ansaugeinlasskanal 27 istim Wesentlichen zylinderförmigund konzentrisch zu dem Drehmittelpunkt des Kompressorrades 16 ausgebildet.Eine Öffnungan der gegenüberliegendenSeite des Ansaugeinlasskanals 27 ist durch eine ansaugseitigeInnenplatte 55 geschlossen.
    [0042] Dievon dem Kompressorrad 16 komprimierte Luft wird zentrifugalausgelassen und zu einer nicht gezeigten Zuführöffnung des Motors geführt, wobeidie komprimierte Luft durch einen Ansaugauslasskanal 28 hindurchtritt, der derart ringförmigausgebildet ist, dass er den Außenumfangsabschnittdes Kompressorrades 16 umschließt.
    [0043] DasKompressorrad 16 weist Schaufeln 18 auf, die wechselweiseals Vollschaufeln 18A, die in deren Axialrichtung einegroßeBreite haben, und als Zwischenschaufeln 18B angeordnetsind, bei denen der Schaufeleinlass in Axialrichtung von einem Mittelabschnittbezüglichder Vollschaufeln 18A beginnt.
    [0044] EinGruppe von drehbaren Teilen, die das Turbinenrad 14, dasKompressorrad 16 und die Welle 23 umfassen, werdennachfolgend als drehbare Teile bezeichnet. Eine Gruppe von ortsfestenTeilen, die das ansaugseitige Gehäuse 17, das abgasseitige Gehäuse 15 undein Lagergehäuse 45 umfassen, werdennachfolgend als nicht drehbare Teile bezeichnet. Eine Durchdringungsrichtungder Welle 23 durch das Lagergehäuse 45 hindurch wirdnachfolgend als Axialrichtung bezeichnet.
    [0045] Wiein 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Hauptkörperabschnitt 29 desKompressorrades 16 gemäß der Erfindungmassiv und weist keinerlei Montageöffnungen oder Durchlässe auf.
    [0046] EinAbschnitt zum Ansaugen von Luft zu dem Kompressorrad 16 wirdals Einlassabschnitt 35 bezeichnet, und ein Abschnitt zumAuslassen von Luft in Radialrichtung wird als Auslassabschnitt 33 bezeichnet.Eine gekrümmteFlächedes Mittelabschnitts zwischen dem Einlassabschnitt 35 unddem Auslassabschnitt 33 wird als Scheibenmittelabschnitt 34 bezeichnet.
    [0047] EinAbschnitt in Axialrichtung, in dem der Außenumfang des Kompressorrades 16 maximalist, wird als maximaler Außenumfangsabschnitt 30 bezeichnet.Der Hauptkörperabschnitt 29 desKompressorrades 16 weist einen ansaugseitigen Scheibenabschnitt 29A undeinen rückseitigenScheibenabschnitt 29B auf. Ein zylindrischer Abschnitt 43 isteinstückigan dem hintersten Abschnitt des rückseitigen Scheibenabschnitts 29B angeordnet,wobei dessen Achse zu dem Hauptkörperabschnitt 29 ausgerichtet ist.Ein Außengewinde,das einen kleineren Durchmesser als der zylindrische Abschnitt 43 hat,ist einstückigmit dem freien Ende des zylindrischen Abschnitts 43 ausgebildetund wird als Außengewindeabschnitt 44 bezeichnet.
    [0048] AmAußenumfangdes Einlassabschnitts 35 des Kompressorrades 16 sindbeispielsweise breite Seitenflächenoder schraubenmutterartige Flächen für den Eingriffeines Schraubenschlüsselsoder dergleichen zum Festspannen des Kompressorrades 16 ausgebildet.
    [0049] MitBezug auf 3 und 4 ist der distale Endabschnittder an dem Turbinenrad 14 fixierten Welle 23 genauzylindrisch und konzentrisch zu der Welle 23 bearbeitetund wird als zylindrischer Abschnitt 60 bezeichnet. Amdistalen Ende des zylindrischen Abschnitts 60 ist ein Außengewindeausgebildet, das als Außengewindeabschnitt 46 bezeichnetwird. Der Außendurchmesserdes Außengewindeabschnitts 46 derWelle 23 ist kleiner als der Außendurchmesser des Außengewindeabschnitts 44 desKompressorrades 16. Der Außengewindeabschnitt 46 derWelle 23 und der Außengewindeabschnitt 44 desKompressorrades 16 sind mittels einer Hülse 49 miteinander verbunden,die an ihren beiden Enden ein Innengewinde aufweist.
    [0050] Wiein 4 gezeigt ist, istan dem wellenseitigen Ende der Hülse 49 einInnenumfangsabschnitt 58 als Zapfenverbindung für den zylindrischen Abschnitt 60 derWelle 23 ausgebildet. An der dem Kompressorrad 16 zugewandtenSeite des Innenumfangsabschnitts 58 ist ein Innengewindeausgebildet, das nachfolgend als wellenseitiger Annengewindeabschnitt 53 bezeichnetwird und mit dem Außengewindeabschnitt 46 derWelle 23 in Eingriff steht.
    [0051] Andem kompressorradseitigen Ende der Hülse 49 ist ein Innenumfangsabschnitt 57 alsZapfenverbindung fürden zylindrischen Abschnitt 43 des Kompressorrades 16 ausgebildet.An der dem Kompressorrad 16 abgewandten Seite des Innenumfangsabschnitts 57 istein Innengewinde ausgebildet, das nachfolgend als kompressorradseitigerInnengewindeabschnitt 52 bezeichnet wird und mit dem Außengewindeabschnitt 44 desKompressorrades 16 in Eingriff steht.
    [0052] Im Übrigen müssen derwellenseitige Innengewindeabschnitt 53 und der kompressorradseitige Innengewindeabschnitt 52 inder Hülse 49 nichtimmer, wie in 4 gezeigt,durchgängigausgebildet sein. An einem kompressorradseitigen Außenumfangsabschnitt 61 derHülse 49 sindbeispielsweise breite Seitenflächenoder schraubenmutterartige Flächenfür denEingriff eines Schraubenschlüsselsoder dergleichen zum Festspannen der Hülse 49 ausgebildet.In einem in Axialrichtung mittleren Abschnitt der Hülse 49 istan deren Außenumfangeine Dichtungsnut 50 ausgebildet, in der ein Dichtungsring 51 auseinem FC-Werkstoff usw. eingepasst ist. Der Dichtungsring 51 istderart geformt, dass bei Einwirkung einer Umfangskraft auf diesender Außenumfangsabschnittdes Dichtungsringes 51 eng an dem Annenumfangsabschnittder ansaugseitigen Innenplatte 55 anliegt.
    [0053] DasLager 24 ist in einer Lagerkammer 63 des Lagergehäuses 45 untergebracht,welches das ansaugseitige Gehäuse 17 unddas abgasseitige Gehäuse 15 miteinanderverbindet. Eine Ölzuführöffnung 59 istin dem Lagergehäuse 45 ausgebildet,um ein Schmiermittel dem Lager 24 und einem Drucklager 48 zuzuführen, daszwischen dem Lagergehäuse 45 undder ansaugseitigen Innenplatte 55 angeordnet ist.
    [0054] 5 ist ein Flussdiagramm,das den Vorgang zur Montage des Kompressorrades 16 an die Welle 23 zeigt.Zuerst wird ein scheibenartiger Druckring 47 mit einerrunden Öffnungin dessen Mitte auf die Welle 23 gesteckt, die von demLager 24 getragen wird (Schritt S11).
    [0055] Alsnächsteswird das Drucklager 48 an das Lagergehäuse 45 angebracht(Schritt S12). In dem Drucklager 48 ist ein Öldurchlass 56 ausgebildet, durchden Schmierölhindurchfließt.
    [0056] DieHülse 49 wirdauf die Welle 23 geschraubt (Schritt S13). In diesem Beispielwird die Hülse 49 aufden Außengewindeabschnitt 46 der Welle 23 geschraubt,wobei die Hülse 49 mittelsdes Schraubenschlüsselsoder dergleichen an dem schraubenmutterartigen Außenumfangsabschnitt 61 derHülse 49 festgespanntwird. Infolgedessen drehen sich die Hülse 49 und der Druckring 47 alseine Einheit mit der Welle 23.
    [0057] Alsnächsteswird die ansaugseitige Innenplatte 55 an dem Lagergehäuse 45 befestigt(Schritt 514). Demzufolge ist das Drucklager 48 anden nicht drehbaren Teilen zwischen dem Lagergehäuse 45 und der ansaugseitigenInnenplatte 55 befestigt.
    [0058] Infolgedessenliegt das Drucklager 48, das in Schritt S13 an den nichtdrehbaren Teilen befestigt wird, zwischen dem Druckring 47 undder Hülse 49, diesich als drehbare Teile als eine Einheit mit der Welle 23 drehen.Daher wird eine in Druckrichtung der Welle 23 während derenDrehung erzeugte Kraft von dem Drucklager 48 aufgenommen,und die Position der Welle 23 in Axialrichtung wird begrenzt. Wennin Schritt S14 die Hülse 49 aufgeschraubtwird, gelangt der Außenumfangsabschnittdes Dichtungsringes 51 in Adhäsion mit dem Innenumfangsabschnittder ansaugseitigen Innenplatte 55. Demzufolge wird verhindert,dass das Ölzur Schmierung des Lagers 24 und des Drucklagers 48 inden Raum an der Rückseitedes Kompressorrades 16 fließt, der als rückseitigeKammer 62 bezeichnet wird.
    [0059] Alsnächsteswird das Kompressorrad 16 in die Hülse 49 geschraubt(Schritt S15). In diesem Beispiel werden das Kompressorrad 16 unddas Turbinenrad 14 überdie Welle 23 mittels des Schraubenschlüssels oder dergleichen an demschraubenmutterartige Abschnitt des Einlassabschnitts 35 des Kompressorrades 16 unddem schraubenmutterartigen Auslassabschnitt des Turbinenrades 14 gegeneinanderverschraubt und festgespannt. Das Kompressorrad 16 unddie Welle 23 sind somit miteinander gekuppelt.
    [0060] Wieoben erläutert,ist gemäß der Erfindung derAußengewindeabschnitt 44 desKompressorrades 16 am Außenumfang des zylindrischenAbschnitts 43 in dem hintersten Bereich des rückseitigenScheibenabschnitts 29B des Kompressorrades 16 angeordnet.Der Außengewindeabschnitt 44 des Kompressorrades 16 undder Außengewindeabschnitt 46 derWelle 23 sind mittels der Hülse 49, die an ihrenbeiden Enden die Innengewindeabschnitte 52 und 53 aufweist,miteinander verbunden.
    [0061] Daherkönnen,selbst wenn das Kompressorrad 16 massiv ist, das Kompressorrad 16 unddie Welle 23 miteinander verbunden werden. Aus diesem Grundeist die auf das Kompressorrad 16 wirkende Belastung gering,wobei selbst bei einer hohen Drehzahl kein Bruch auftritt.
    [0062] 6 ist ein Diagramm, dasdie Beziehung zwischen dem Innendurchmesser Φ der Montageöffnung 25 desKompressorrades 16 und der auf das Kompressorrad 16 wirkendenBelastungsgröße T an demmaximalen Außenumfangsabschnitt 30,an dem der Außenumfangdes Kompressorrades 16 in Axialrichtung der Welle des Kompressorrades 16 maximal ist,gemäß der herkömmlichenTechnologie zeigt. In dem Diagramm ist die Belastung T gering, wennder Innendurchmesser der Montageöffnung 25 gleich0 ist, und wird extrem groß,wenn der Innendurchmesser übermäßig kleinist. Bei einem bestimmten Innendurchmesser D oder darüber wirddie Belastung T mit dem Anstieg des Innendurchmessers der Montageöffnung 25 größer. Daherist es verständlich,dass, wenn wie gemäß der Erfindungdie Montageöffnung 25 nichtexistiert und das Kompressorrad 16 massiv ist, die Belastunggering ist.
    [0063] Gemäß der Erfindungist der Durchmesser des einstöckigmit dem Kompressorrad 16 ausgebildeten Außengewindeabschnitts 44 größer alsder Durchmesser des an dem distalen Ende der Welle 23 ausgebildetenAußengewindeabschnitts 46.Das Kompressorrad 16 und der Außengewindeabschnitt 44 desKompressorrades 16 werden zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierungdurch Gießenhergestellt. Andererseits werden die Welle 23 und der Außengewindeabschnitt 46 derWelle 23 aus einem harten Werkstoff, wie Eisen oder dessenLegierung, hergestellt. Daher ist es möglich, dass, wenn die Dicke desGussstücksaus Aluminiumlegierung mit einer geringeren Festigkeit erhöht wird,das Problem vermieden wird, dass dieses Gussstück sehr wahrscheinlich zerbricht.
    [0064] Fernerist der Außengewindeabschnitt 46 derWelle 23 an dem distalen Endabschnitt der Welle 23 ausgebildet,und die Hülse 49 mitdem Innengewindeabschnitt 53 ist mit dem Außengewindeabschnitt 46 derWelle 23 verschraubt. Diese Konfiguration ermöglicht esim Vergleich zu der Konfiguration, bei der zum Beispiel ein Innengewindein der Welle 23 ausgebildet ist, den Außendurchmesser des von demLager 24 getragenen Abschnitts der Welle 23 zu reduzieren.Daher wird, da die Umfangsgeschwindigkeit des Außenumfangsabschnitts der Welle 23 niedrigerist, der Rotationsreibungsverlust mit dem Lager 24 geringer,so dass ein Bruch der Welle 23 und des Lagers 24 unwahrscheinlicherwird.
    [0065] DieDichtungsnut 50 ist um den Außenumfangsabschnitt der Hülse 49 herumangeordnet, und das Ölkann durch eine kompakte Konstruktion abgedichtet werden. Da dieHülse 49 unddas Kompressorrad 16 in der Zapfenverbindung miteinander zentriertsind, kann eine Unwucht währendder Drehung reduziert werden.
    [0066] Im Übrigen istder Außenumfangsabschnitt desEinlassabschnitts 35 des Kompressorrades 16 ausreichend,solange wie das Kompressorrad 16 durch Verschrauben ander Hülse 49 befestigtwerden kann, und kann zum Beispiel auch eine Bolzenform mit einerhexagonalen Nabe haben.
    [0067] DieErfindung wurde nur am Anwendungsbeispiel eines Turboladers erläutert, jedochkann die Erfindung gleichermaßenbei anderen Strömungsmaschinenund mechanisch angetriebenen Zentrifugalkompressoren, wie einerMikrogasturbine, angewendet werden.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Kompressor einer Strömungsmaschine, aufweisend: einenAußengewindeabschnitt(44), der einstückigan einem Hauptkörperabschnitt(29) eines Kompressorrades (16) angeordnet ist; einenAußengewindeabschnitt(46), der an einem distalen Ende einer Welle (23)zum Antreiben des Kompressorrades (16) angeordnet ist;und eine Hülse(49), die an deren einem Ende mit einem kompressorradseitigenInnengewindeabschnitt (52) für den Eingriff mit dem Außengewindeabschnitt(44) des Kompressorrades (16) und an deren anderem Endemit einem wellenseitigen Innengewindeabschnitt (53) für den Eingriffmit dem Außengewindeabschnitt(46) der Welle (23) versehen ist, wobei derAußengewindeabschnitt(44) des Kompressorrades (16) und der Außengewindeabschnitt (46)der Welle (23) mittels der Hülse (49) miteinander gekuppeltsind.
    [2] Kompressor nach Anspruch 1, wobei der Durchmesserdes Außengewindeabschnitts(44) des Kompressorrades (16) größer alsder Durchmesser des Außengewindeabschnitts(46) der Welle (23) ist.
    [3] Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindesteine von der Zentrierung zwischen dem Kompressorrad (16)und der Hülse(49) und der Zentrierung zwischen der Hülse (49) und der Welle(23) mittels einer Zapfenverbindungsanordnung gestaltet ist.
    [4] Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisendeine Dichtungsnut (50), die um einen Außenumfangsabschnitt der Hülse (49)herum ausgebildet ist, und einen Dichtungsring (51), derin die Dichtungsnut (50) eingepasst ist, um eine Leckagevon Luft und Ölzwischen einer rückseitigenKammer (62) des Kompressorrades (16) und einerLagerkammer (63) zu verhindern.
    [5] Kompressor nach Anspruch 4, ferner aufweisend einDrucklager (48), das an einem nicht drehbaren Teil befestigtist, das keine Drehung synchron mit der Welle (23) durchführt, undeinen scheibenartigen Druckring (47), der an der Welle(23) befestigt ist, wobei das Drucklager (48)zwischen dem Druckring (47) und der Hülse (49) liegt.
    [6] Kompressorrad eines Kompressors einer Strömungsmaschine,wobei ein distales Ende eines zylindrischen Abschnitts (43)eines rückseitigenScheibenabschnitts (29B) eines Kompressorrades (16)ein Außengewindeabschnitt(44) ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    GB0413183D0|2004-07-14|
    GB2402991A|2004-12-22|
    US20050042105A1|2005-02-24|
    JP2005030382A|2005-02-03|
    FR2856440A1|2004-12-24|
    CN1573046A|2005-02-02|
    KR20040111035A|2004-12-31|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-04-28| 8130| Withdrawal|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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