尤其用于侧通道机器的叶轮
[0001] 本
发明涉及一种叶轮、尤其用于侧通道机器、例如侧通道
压缩机或侧通道
真空泵，所述叶轮具有沿周向分布布置的、分别通过
叶片壁构成的叶片，所述叶片在叶轮的俯视图中构成开放的叶片腔，在该俯视图中几何意义上的叶轮旋
转轴线呈现为点状，其中，在该俯视图中所述叶片壁在基于几何意义上的叶轮
旋转轴线的第一半径尺寸处开始，所述第一半径尺寸等于第二半径尺寸的一半或更多，所述第二半径尺寸确定所述叶轮的周向边缘，并且其中，所述第一半径尺寸确定所述叶片腔的径向内部的限制壁，此外其中，叶片壁具有暴露的上部的终止边，所述终止边相应地向着径向内部融入内部的限制壁并且在该俯视图中在径向外部终结，其中，在所述终止边在内部的限制壁中的融入点与径向外侧端部之间能够绘出假想的
连接线，并且所述终止边以垂直于连接线的不同的错移量延伸，其中，给定最大错移量。
[0002] 上述类型的叶轮例如由文献DE 201005008388 A1已知。
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于，尤其在更好的效率方面对上述类型的叶轮进行有利地改进。
[0004] 根据第一发明思想，所述技术问题通过一种叶轮解决，其中规定，最大错移量等于第一与第二半径尺寸的差值的0.1倍或更多。鉴于叶轮在其在第一与第二半径尺寸之间延伸的过程中以该错移量延伸的终止边，与叶轮的设计为直线延伸的终止边或者以小于0.1倍的错移量延伸的终止边相比，能够实现更高的效率和/或更好的径向速度分量。
[0005] 这种类型的叶轮在侧通道压缩机和侧通道
真空泵中具有更广泛的应用，所述叶轮实现了例如在压缩技术、
包装技术、
电子技术、环保技术、医药技术等工业应用中更广泛的领域。所述
流体机器具有至少一个带有基本上圆形横截面的环形
工作腔，在所述工作腔中沿叶轮周向可旋转地容纳叶轮连同叶片、也即叶片和位于叶片之间的叶片腔。工作腔的未被填充的、必要时在两个叶轮侧与叶片相邻的横截面分别构成侧通道，所述侧通道在周向上被所谓的中断器(Unterbrecher)中断。沿叶轮的旋转方向或者说周向，在中断器之后具有用于待压缩流体(例如气体或液体)的入口，相较而言，沿周向在中断器之前具有出口。通过叶轮的旋转，流体通过入口流向侧通道并且被叶轮的叶片卷携运动。在其流动空间中，流体基于离心
力被向外
挤压并且在该处被压缩。溢流的流体将被压缩的流体从叶片向外挤压至侧通道，流体在侧通道导向径向内部并且重新进入叶轮叶片。在此，流体从侧通道自叶轮端侧通过径向内部的腔入口区域进入被叶片腔包围的流动空间，并且在穿流过叶片腔之后通过径向外部的腔出口区域返回侧通道。所提到的这种循环反复多次，从而使流体能够通过多个级别被压缩至出口。
[0006] 最大错移量等于第一与第二半径尺寸之差的0.1倍至0.6倍、必要时更多。这样，最大错移量可以大约等于第一与第二半径尺寸之差的三分之一。
[0007] 叶片壁的终止边优选还径向向外基本上沿叶轮-叶轮轴线方向延伸。相应地形成径向外侧边缘，所述径向外侧边缘基本上垂直于叶片壁的终止边延伸。所述边缘可以例如在垂直于终止边+/-5°的范围内延伸。此外，径向外侧边缘确定叶轮的最大半径的尺寸，同样也适用于径向外部开放的设计，其中叶片腔径向向外开放。在此情况下，叶片沿径向向外自由终结。
[0008] 叶片壁也可以沿径向向外过渡至环绕的终端壁。构成的叶片腔基于横截面被腔底部和内部及外部限制壁限定边界或者说被沿周向依次设置的叶片壁限定边界，并且优选仅在由叶片壁的终止边给定的面积的区域中开放地构成。径向外部的终端壁的外边缘在优选设计方式中确定第二半径尺寸。
[0009] 在终止边的融入点向内部限制壁与径向外侧端部之间的假想的连接线可以相对于横截面延伸，从而使该连接线与从几何意义上的叶轮旋转轴线开始的半径相平行。尤其是在横截面中观察穿过内部的融入点和限制壁的径向外侧端部的半径时，连接线可以与该半径形成例如0.05至15°的锐
角。优选的是，连接线在朝向几何意义上的叶轮旋转轴线方向的延长线中与几何意义上的叶轮旋转轴线保持间距地延伸。
[0010] 连接线相对于几何意义上的叶轮旋转轴线的垂直的间距尺寸通过连接线的垂线长度给出，所述垂线与几何意义上的叶轮旋转轴线相交。所述垂直的间距尺寸可以在外部半径尺寸的-40％至40％的范围内构成。受限地观察，所述间距尺寸可以在内部与外部半径之差-40％至40％的范围内构成。
[0011] 终端壁的径向外侧端部相对于向内部限制壁的融入点既可以“前移”也可以“后移”。从所谓的融入点开始沿径向向外观察，在给定旋转方向时，终端壁的径向外侧端部可以沿旋转方向前移地构成，并且可以逆向于该旋转方向后移地构成。
[0012] 终止边的径向外侧端部可以与连接线或穿过径向外侧端部的半径(从旋转轴线开始)形成最大90°的锐角。优选地，例如50至75°、例如70°的锐角。该锐角涉及终止边向外壁的融入区段。终止边的径向外侧端部优选正切地融入所有终止边的圆弧线的径向外侧端部，或者进一步优选地融入径向外部的终端壁，从而在穿过终止边和终端壁在该处给定的理想化的、也即中线的交点的切线与连接线之间形成该锐角。
[0013] 在终端壁在融入区段中直线延伸时，所述锐角涉及在直线延伸的直线与连接线之间形成的角度。
[0014] 基于底部轮廓，终止边可以至少部分由直线段组成。可以规定一个直线段，此外也可以规定多个依次布置的直线段，例如2个、3个、4个、或甚至10个直线段。这些直线段在各个直线段起点与直线段终点之间的最短距离上延伸。这种直线段可以在向弯曲区段的连接处前伸。两个直线段之间的区域可以通过弯曲区域构成。
[0015] 基于底部轮廓，可以在2个或多个相邻直线段的情况下使所述直线段相互成角度地布置(不考虑可能存在于其间的弯曲区段)。在此优选地涉及大于90°小于179°、例如150°或160°的钝角。
[0016] 终止边也可以在内部与外部的半径之间始终弯曲地延伸。优选地，在此在内部与外部的半径之间具有无中断的曲线，该曲线由多个、例如2个、3个、4个或10个依次布置的曲线段组成。一个或多个曲线段本身可以圆形弯曲地延伸并且相应地基于半径延伸。在多个或所有曲线段以半径延伸的情况下，所述曲线段可以具有不同的半径，其中，在多个曲线段的情况下，所述多个曲线段也可以具有相同的半径。
[0017] 优选地，终止边基本上以圆弧线(Radiuslinie)延伸，从而在终止边的延伸长度上形成恒定的半径、必要时具有例如半径尺寸+/-5％偏差的半径。
[0018] 在终止边依照圆弧线的设计中，终止边的半径优选由圆心确定，该圆心与几何意义上的叶轮旋转轴线保持间距地位于第一与第二半径尺寸之间。优选地，该圆心位于叶片腔内部，此外优选地沿周向位于具有终止边的叶片壁之后的叶片腔中。这样，圆心可以位于沿旋转方向观察前置的叶片腔中。进一步优选地，圆心位于几何意义上的叶轮旋转轴线的圆弧线上或与该圆弧线相邻，所述圆弧线从中央延伸穿过第一与第二半径尺寸之间。
[0019] 当终止边在所提到的俯视图中弯曲地延伸时，以及当终止边至少部分由直线段组成时，终止边的面向第一和第二半径尺寸的端部区段可以弯曲地延伸。
[0020] 终止边的优选正切地融入径向内部限制壁和必要时融入径向外部终端壁并且进一步优选圆弧状延伸的端部区段的半径可以选择为小于或甚至大于例如以圆弧线延伸的终止边的半径尺寸。优选地，终止边的外部端部区域的半径相当于端部区域之间的终止边的半径的0.5倍至0.9倍。
[0021] 叶片壁可以从终止边开始朝着几何意义上的叶轮旋转轴线的方向或朝着腔底部的方向在壁厚方面增大。这样，叶片壁在向腔底部的过渡部位附近或过渡部位上的壁厚可以相当于在终止边区域中的壁厚的2至4倍、特别优选3倍。
[0022] 壁厚的增长可以在周向方向上是不同的。这样，在穿过叶片壁的横截面中，在叶轮的周向方向上，沿径向在内部融入点与叶片壁的外部端部之间，例如在第一半径尺寸与第二半径尺寸之间的中央，叶片壁边缘与平行于几何意义上的叶轮旋转轴线延伸的直线形成不同的锐角。基于上述直线，一个叶片壁边缘的角度可以具有1至10°，相较而言，相对置的叶片壁边缘与所述直线的角度为11至30°。
[0023] 逆向于旋转方向的叶片壁边缘的锐角在此优选大于顺着旋转方向的叶片壁边缘的锐角。不同锐角的比例可以给定为1:3至1:10。
[0024] 沿旋转方向观察，叶片壁可以凸形地延伸。相应地，在底部轮廓中弯曲延伸的叶片壁沿旋转方向开放。
[0025] 腔底部在连接线的横截面或与该横截面平行的横截面中圆形或椭圆形地延伸。优选地，在圆形走向的情况下，该圆形具有在横截面中沿腔底部的延伸长度保持不变的半径。而且还可以在所述延伸长度上设置具有不同半径的
曲率。
[0026] 腔底部可以至少在径向内部例如沿圆形线或椭圆线一直延伸至内侧的终端壁的上边缘。
[0027] 在横截面中可以在连接线中或与该连接线平行地构成叶片腔的半圆盘状的设计。
[0028] 腔底部的最大深度相当于内部与外部半径之间半径差的优选0.25至0.75倍。在一种实施方式中，该深度相当于一半的半径差。在此，所述深度从终止边的(必要时最大)高度开始沿旋转轴线的方向测得。
[0029] 与已知的技术方案相比，通过总体上至少径向指向的叶片的优选曲率，在运行中当压力增大的情况下除了提高周向速度外还提高径向速度。改进了压力形成。此外，所建议的技术方案还提供了径向外部封闭的叶轮的可能性，由此能够仅通过一个叶轮实现双级式运行。
[0030] 以上和以下所示出的范围和值域或多倍范围在公开内容方面也包括所有中间值，尤其以每个尺寸的十分之一的间距，在可能情况下也可以是无尺度的。例如数据包括0.1至0.5倍还包括公开了0.11至0.5倍、0.1至0.49倍、0.12至9倍、0.12至0.48倍、0.1至0.48倍等，公开内容15至40％还包括公开了15.1至40％、15至39.9％、15.2至40％、15.2至39.9％、
15.2至39.8％、15之9.8％等，公开内容60°至89°还包括公开了60.1°至89°、60°至88.9°、
60.2°89°、60.2°至88.9°、60.2°至88.8°、60°至88.8°等。所述公开内容可以一方面用于界定所述范围的下和/或上边界，但备选或附加的还涉及每个范围的一个或多个单独数值的公开内容。
[0031] 以下借助仅示出
实施例的
附图进一步阐述本发明。只在实施例之一中阐述的部件并且该部件在另外的实施例中出于特殊性而(直接)被另外的部件所替代，由此该部件对于另外的实施例被描述为必要时最可行的部件。在附图中：
[0032] 图1示出叶轮的俯视图；
[0033] 图2示出根据图1的剖切线II-II得到的剖面；
[0034] 图3示出叶轮的仰视图；
[0035] 图4示出图1的区域IV的放大图，其涉及叶片壁的第一实施方式；
[0036] 图5示出与图4相对应的视图，其涉及叶片壁的备选实施方式；
[0037] 图6示出根据图3中的剖切线VI-VI得到的剖面；
[0038] 图7示出根据图6中的剖切线VII-VII得到的剖面；
[0039] 图8示出根据图7的剖面图，然而其涉及叶片壁的另一种实施方式；
[0040] 图9示出与图6相对应的关于另一种实施方式的视图；
[0041] 图10示出另一种实施方式的与图6相对应的另一视图。
[0042] 首先结合图1示出并描述叶轮1、尤其用于侧通道机器、例如侧通道压缩机或侧通道真空泵的叶轮。
[0043] 叶轮1具有位于中央的具备贯穿孔3的
轮毂2，所述贯穿孔用于将叶轮1固定在侧通道机器的未示出的
驱动轴上。
[0044] 叶轮1沿周向均匀分布地具有朝向在图2中的上开口平面E开放的叶片腔4。该叶片腔沿周向观察在侧面被构成叶片5的叶片壁6包围。
[0045] 叶片5以及叶片腔4在叶轮1的径向外部的区域中构成。优选地并且在该实施例中，叶片5、必要时除了终端壁如上所述地构成叶轮1的径向外部的限定边界。
[0046] 尤其在图1至9中所示出的实施例涉及叶轮1，用于构成双级式的侧通道机器。相应地，基于与开口平面E平行延伸的与几何上的叶轮旋转轴线x垂直相交的中间平面，在所述中间平面两侧成型有叶片5，从而构成叶片腔4。
[0047] 叶片腔4在径向内部通过内部环绕的限制壁7被限定边界。该限制壁基于横截面为构成限制壁边缘8而结束于开口平面E中。
[0048] 终端壁10沿着周向边缘9环绕成型、优选也构成该周向边缘。而且终端壁例如根据图6为构成在开口平面E中延伸的终端壁边缘11而延伸至开口平面E。
[0049] 内部的限制壁7沿内部的、第一半径尺寸r1延伸。该半径尺寸r1优选涉及限制壁7的径向内边缘并且在所示实施例中优选相当于终端壁10的径向外部边缘的半径尺寸r2的三分之二。
[0050] 叶片壁6在径向内部的限制壁7与径向外部的终端壁10之间延伸，所述叶片壁沿旋转方向d观察(从先前的叶片壁开始朝着沿旋转方向随后的叶片壁观察)分别外凸地延伸。
[0051] 沿周向还可以均匀分布地设置例如30至45个叶片5，例如35个叶片5。
[0052] 每个叶片壁6都具有暴露的上方的并且在开口平面E中延伸的终止边12。该终止边12朝着径向内部伸向内部的限制壁、尤其延伸至限制壁边缘8并且在径向外部结束于周向边缘9、尤其终端壁10的终端壁边缘11。
[0053] 在叶片壁6在限制壁7的径向内部的融入点与叶片壁6的径向外部终端、例如叶片壁6向终端壁10的导入终端之间，可以引出假想的连接线V(例如参照图4)。
[0054] 连接线V在此在开口平面E或在开口平面E的平行平面中延伸。
[0055] 尤其每个叶片壁6的终止边12都相对于连接线V以不同的错移量a垂直地延伸。优选在径向内部的限制壁7与径向外部的终端壁10、或者说周向边缘9之间的中央形成最大的错移量a。
[0056] 在所示实施例中，错移量a相当于第二半径尺寸r2与第一半径尺寸r1的差值c的约三分之一。
[0057] 图1至4所示实施方式中的叶片壁6这样构成，从而使叶片壁的终止边12基本上以圆弧线延伸。终止边的面向半径中点的内边缘的半径r3由圆心P确定，该圆心位于沿旋转方向d前移的叶片腔4中或相对于所述叶片腔4使前置的叶片腔4分离的叶片壁6中。
[0058] 此外，尤其基于终止边12的根据图4的底部轮廓面向圆心P的边缘，终止边12的端部正切地延伸导入对置的限制壁7或终端壁10中。为此，终止边12的端部区段可以设计具有与半径r3不同的半径、尤其具有相对较小的半径，该半径的圆心处于通过所述叶片壁6所限制的叶片腔4中。
[0059] 半径r3的圆心P可以位于限制壁7与终端壁10之间沿径向等分叶片腔4的圆弧线r4上。
[0060] 在该实施方式中，圆心P沿径向朝几何上的叶轮旋转轴线x以尺寸z相对于圆弧线r4径向向外地错移。尺寸z相当于差值c的约十分之一至五分之一。
[0061] 叶片壁6、尤其终止边12可以至少部分由直线段13组成，所述直线段在根据图5的底部轮廓中分别相对于半径形成不同的锐角。直线段13总体上这样布置，从而得到沿叶轮1的旋转方向d观察总体上外凸的走向。
[0062] 这样设计的终止边12可以分别在端侧以圆弧线正切地导入限制壁7和周向边缘9或终端壁10中。
[0063] 终止边12的径向外侧端部、必要时延伸穿过终止边12与终端壁10的交点的切线T可以与连接线V优选形成约70°的锐角(参照图4)。终止边12的径向外侧端部在终止边12的扁平设计中(例如优选地且针对该实施例所给定的)，通过终止边12的弯曲边缘线给出。
[0064] 连接线V在朝几何上的叶轮旋转轴线x方向上的延长线上相对于几何上的叶轮旋转轴线x保持距离b地延伸(例如参照图1)，所述垂直的距离值b大致相当于外部半径r2的二十分之一至五分之一。
[0065] 在两个沿旋转方向d观察依次布置的叶片壁6与内部的限制壁7以及在该实施方式中径向外部的终端壁10之间所形成的腔底部14在叶轮旋转轴线x以线被显示出的横截面中圆弧状地延伸(参照图6)。描绘腔底部14的圆形的圆心优选位于开口平面E的内部。
[0066] 描绘腔底部14的圆形尤其在径向内部延伸至限制壁边缘8.
[0067] 在具有根据图1至9视图的径向外部闭合的叶片腔4的实施例中，该圆形优选还沿径向外部延伸至在开口平面E中延伸的终端壁边缘11。
[0068] 作为备选，根据图9的视图的腔底部14也可以呈具有倒圆角15的半矩形的形式构成。腔底部14在此优选平行于开口平面E地延伸地构成。壁区段从倒圆角15的与腔底部14相背离的区域开始延伸至开口平面E，所述壁区段平行于叶轮旋转轴线x延伸或与叶轮旋转轴线形成锐角。
[0069] 从开口平面E开始测量，在叶轮旋转轴线x方向上观察，叶片腔4的最大深度u可以相当于第二尺寸r2与第一半径尺寸r1之间尺寸差c的0.5倍。
[0070] 基于根据图7穿过叶片壁6的横截面可见，叶片壁6从开口平面E开始并且由此从终止边12开始朝腔底部14的方向在壁厚w方面增大。
[0071] 这样，在朝腔底部14的过渡部位得到壁厚w，该壁厚大致相当于在终止边12区域中的壁厚w的3倍。
[0072] 基于在横截面中从中央贯穿终止边12的、平行于叶轮旋转轴线x延伸的直线，叶片壁边缘16尤其在圆弧线r4的区域中相对于该直线形成相同的锐角。
[0073] 图8示出备选的设计方式。
[0074] 在此，基于在贯穿内部融入点与外部端部之间的叶片壁6的横截面，例如基于第一半径尺寸r1与第二半径尺寸r2之间的中央，叶片壁边缘16与该直线形成不同的锐角。这样，面向与旋转方向d相反方向的叶片壁边缘16相对于该直线形成例如15至30°、尤其20°的锐角β1，相较而言，沿旋转方向d继续的叶片壁边缘16则相对于该直线形成例如2至5°的锐角β2。
[0075] 根据图10的视图，叶片腔4也可以沿径向向外开放地设计。径向外部开放终结的叶片壁6在此在径向外部朝叶轮选旋转轴线d的方向延伸，并且确定第二半径尺寸r2的尺寸。
[0076] 以上实施方式用于被本
申请全部包含在内的发明，该发明至少通过以下技术特征组合分别对
现有技术进行传造型的改进，也即：
[0077] 一种叶轮，其特征在于，所述最大错移量z等于所述第二半径尺寸r2与第一半径尺寸r1的差值的0.1倍或更多。
[0078] 一种叶轮，其特征在于，所述最大错移量等于所述第二半径尺寸r2与第一半径尺寸r1的差值c的0.1至0.6倍。
[0079] 一种叶轮，其特征在于，所述叶片壁6的终止边12在径向外侧还朝着叶轮旋转轴线x的方向延伸并且确定第二半径尺寸r2的值。
[0080] 一种叶轮，其特征在于，所述叶片壁6在径向外侧向着环绕的终端壁10过渡，并且所述终端壁10的外边缘确定第二半径尺寸r2。
[0081] 一种叶轮，其特征在于，所述连接线V在朝向几何意义上的叶轮旋转轴线x的方向的延长线上相对于几何意义上的叶轮旋转轴线x以垂直间距b延伸。
[0082] 一种叶轮，其特征在于，所述连接线V相对于几何意义上的叶轮旋转轴线x的垂直间距b设计在外侧半径尺寸r2的-40％至40％的范围内。
[0083] 一种叶轮，其特征在于，所述终止边12的径向外侧端部、必要时穿过所述终止边12和终端壁10的交点的切线T与所述连接线V形成不超过90°的锐角α。
[0084] 一种叶轮，其特征在于，所述终止边12至少部分由直线段13组成。
[0085] 一种叶轮，其特征在于，所述终止边12在所述第一半径尺寸r1与第二半径尺寸r2之间始终弯曲地延伸。
[0086] 一种叶轮，其特征在于，所述终止边12基本上沿圆弧线延伸。
[0087] 一种叶轮，其特征在于，从圆心P确定终止边12的半径r3，所述圆心P位于沿周向的接下来的叶片腔4中。
[0088] 一种叶轮，其特征在于，所述叶片壁6从所述终止边12开始朝着几何意义上的叶轮旋转轴线x的方向在壁厚w方面增大。
[0089] 一种叶轮，其特征在于，壁厚w的增长在周向上是不同的。
[0090] 一种叶轮，其特征在于，在内侧的融入点与外侧端部之间、例如在第一半径尺寸r1与第二半径尺寸r2之间的中点上穿过所述叶片壁6的横截面中，叶片壁边缘16与平行于几何意义上的叶轮旋转轴线x延伸的直线形成不同的锐角β。
[0091] 一种叶轮，其特征在于，反向于旋转方向的叶片壁边缘16的锐角β1大于顺着旋转方向的叶片壁边缘16的锐角β2。
[0092] 一种叶轮，其特征在于，所述叶片壁6沿旋转方向d凸形地延伸。
[0093] 一种叶轮，其特征在于，所述叶片腔4的腔底部14在连接线V的横截面或与该横截面平行的横截面中圆形或椭圆形地延伸，其中，圆形线或椭圆线至少从径向内部延伸至内侧的终端壁10的上边缘。
[0094] 一种叶轮，其特征在于，所述腔底部14的最大深度等于半径差c的0.25倍至0.75倍。
[0095] 附图标记清单
[0096] 1 叶轮
[0097] 2 轮毂
[0098] 3 贯穿孔
[0099] 4 叶片腔
[0100] 5 叶片
[0101] 6 叶片壁
[0102] 7 限制壁
[0103] 8 限制壁边缘
[0104] 9 周向边缘
[0105] 10 终端壁
[0106] 11 终端壁边缘
[0107] 12 终止边
[0108] 13 直线段
[0109] 14 腔底部
[0110] 15 角
[0111] 16 叶片壁边缘
[0112] α 角度、
[0113] β1 角度
[0114] β1 角度
[0115] a 错移量
[0116] b 间距
[0117] c 尺寸差
[0118] d 旋转方向
[0119] r1 半径尺寸
[0120] r2 半径尺寸
[0121] r3 半径尺寸
[0122] r4 半径尺寸
[0123] u 深度
[0124] w 壁厚
[0125] x 叶轮旋转轴线
[0126] z 尺寸
[0127] E 开口平面
[0128] P 圆心
[0129] T 切线
[0130] V 连接线
