(57)【要約】  流路８を連携して形成し、その境界を画定する第１のハウジング部１及び第２のハウジング部２を有するラジアルターボ機関が提供される。第１のハウジング部１は、ドライブモーター６を収容するモーターチャンバー１１を形成し、第２のハウジング部２はガス入口２１を形成する。さらに、ターボ機械の外側からガス入口２１を通って流路８内にガスを吸引し、上記ガスを、流路８から出て、ガス出口１２を通って外側まで搬送するために、ドライブモーター６によって回転軸Ｒの周りに駆動可能とされたラジアルインペラー５が設けられる。第１のハウジング部１又は第２のハウジング部２は、回転軸Ｒから径方向に距離をおいてガス出口１２を形成し、周方向にガス出口の境界を画定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアルターボ機関であって、
ドライブモーター（６）を収容するモーターチャンバー（１１）を形成する第１のハウジング部（１）と、
ガス入口（２１）を形成する第２のハウジング部（２）と、
前記第１のハウジング部（１）及び前記第２のハウジング部（２）によって連携して形成され、境界を画定される流路（８）と、
ガス出口（１２）と、
前記ドライブモーター（６）によって回転軸（Ｒ）の周りに駆動されて、前記ターボ機関の外側から前記ガス入口（２１）を通って前記流路（８）内にガスを吸引し、前記ガスを、前記流路（８）から出て、前記ガス出口（１２）を通って前記外側まで搬送することができる、ラジアルインペラー（５）と、
を備え、
前記第１のハウジング部（１）又は前記第２のハウジング部（２）は、前記回転軸（Ｒ）から径方向に距離をおいて前記ガス出口（１２）を形成し、周方向に前記ガス出口の境界を画定することを特徴とする、ラジアルターボ機関。
【請求項２】
前記第１のハウジング部（１）又は前記第２のハウジング部（２）は、それぞれ、全体として一体で、好ましくは鋳造要素として製造される、請求項１に記載のラジアルターボ機関。
【請求項３】
前記ガス出口は軸方向のガス出口（１２）である、請求項１又は２に記載のラジアルターボ機関。
【請求項４】
前記第２のハウジング部（２）又は前記第１のハウジング部（１）は、前記流路（８）から流出する前記ガスを前記ガス出口（１２）の方向に偏向させるように機能する偏向要素（２２）を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のラジアルターボ機関。
【請求項５】
前記偏向要素（２２）は、前記流動性ガスの約９０度の偏向を行うように構成される、請求項４に記載のラジアルターボ機関。
【請求項６】
前記偏向要素（２２）は、前記ガス出口（１２）内に少なくとも部分的に突出する、請求項４又は５に記載のラジアルターボ機関。
【請求項７】
前記第１のハウジング部（１）及び前記第２のハウジング部（２）は、それぞれ、前記流路（８）の領域の外側面が実質的にプレート状様式に構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のラジアルターボ機関。
【請求項８】
シール要素（４）は、前記外側に対して前記流路（８）を周方向に密閉するために前記第１のハウジング部（１）と前記第２のハウジング部（２）との間に存在する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のラジアルターボ機関。
【請求項９】
前記シール要素（４）は、前記ガス出口（１２）の周囲に周方向に配置される、請求項８に記載のラジアルターボ機関。
【請求項１０】
前記第１のハウジング部（１）、及び好ましくは同様に前記第２のハウジング部（２）は、金属から製造される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のラジアルターボ機関。
【請求項１１】
前記第１のハウジング部（１）は、電子部品ユニット（７）を収容するためのカバー（３）によって閉鎖可能である区画（１３）を形成する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のラジアルターボ機関。
【請求項１２】
前記ガス出口（１２）をさらなるラジアルターボ機関の前記ガス入口（２１）に接続するために、結合ピースをさらに有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のラジアルターボ機関。
【請求項１３】
前記ガス入口（２１）及び前記ガス出口（１２）を除いて前記外側に対して完全に密閉される空間は、前記第１のハウジング部（１）及び前記第２のハウジング部（２）によって境界を画定され、前記空間は、少なくとも前記流路（８）、好ましくは少なくとも前記流路（８）及び前記モーターチャンバー（１１）を包含する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のラジアルターボ機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス、特に空気を吸引し搬送するラジアルターボ機関に関する。ターボ機関は、例えば、空気流を発生させる、空気を吸引する、及び／又は、空気又は異なるガスの過圧及び／又は負圧を発生させることができる。
【背景技術】
【０００２】
特にファン及び圧縮機も含むターボ機関は、長年の間知られており、様々な用途で使用されている。この保護権利の範囲内の関連するターボ機関は、ハウジング内で回転する概して電気駆動式のインペラーを有する。結果として、特に空気等のガスは、吸引され、搬送され、圧縮される。ファンは、しばしば、ベンチレーター又はブロワーとしても表記される。
【０００３】
特定のクラスのターボ機関は、ガス及び空気がそれぞれ、通常、インペラーの回転軸に対して軸方向に及び／又は平行に吸引されるラジアルターボ機関に関連する。ガス流及び空気流はそれぞれ、インペラーの回転によって９０度偏向され、半径方向外方に搬送され、その後、ガス出口を通って吹き出される。他のターボ機関と比較すると、ラジアルターボ機関は、概して、所定の量の空気で比較的高圧の発生を可能にする。
【０００４】
用途に応じて必要とされる空気力学的値を達成することに加えて、ラジアルターボ機関では、特に、頑健性及びできる限りコンパクトでかつ単純である構造が望ましい。さらに、ベンチレーター体積、総重量、振動挙動、及び結果として生じる音響状態（acoustics）が、重要な役割を果たし得る。電気駆動式ターボ機関の設計において、電気モーターの十分な冷却も重要である。
【０００５】
例えば、特許文献１は、モーターを冷却するために外部ベンチレーターが使用される２段ラジアル圧縮機を開示している。
【０００６】
特許文献２には、空気が、モーターハウジングを通して吸引され、その後、インペラーによって径方向外方に搬送されて、最終的に、モーターとは反対側のインペラー側の中央に吹き出されるファンが開示されている。空気流は、この場合、反復しかつ著しい偏向を受け、それにより、ファンの効率が損なわれる。
【０００７】
特許文献３は、空気流が、軸方向に吸引され、その後、径方向外方に搬送され、インペラーの周辺で約１８０度偏向され、その後、モーターチャンバーを通って吹き出されるファンを開示している。したがって、この場合も、空気流は著しい偏向を受ける。この文書で開示されているファンは、ともに接続される多数のハウジング部をさらに有し、複数のリークポイントをもたらす可能性がある。
【０００８】
特許文献４は、モーターチャンバーを形成する第１のハウジング部が、空気入口開口を有する第２のハウジング部とともに、流路を形成し、吸引された空気が、インペラーによってその流路内に搬送され、その後、吹き出されるファンを開示している。
【０００９】
さらに、特許文献５及び特許文献６は、ターボ機関を開示しており、ターボ機関は、いずれの場合にも、ラジアルターボ機関である代わりに、サイドチャネル圧縮機である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１７４６２９０号
【特許文献２】欧州特許出願公開第０４９２７７０号
【特許文献３】欧州特許出願公開第０３８５２９８号
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１３／０２３６３０３号
【特許文献５】独国特許出願公開第１０２００７０５３０１６号
【特許文献６】独国特許出願公開第１０２０１６２１０４６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、部品が少ないコンパクトな構造を有する効率的なラジアルターボ機関を提供することが本発明の目的である。この目的を達成するために、ラジアルターボ機関は、請求項１で指定されるように提案される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって、本発明は、ラジアルターボ機関、特に、ラジアルファンを提供し、ラジアルターボ機関は、
ドライブモーターを収容するモーターチャンバーを形成する第１のハウジング部と、
ガス入口を形成する第２のハウジング部と、
第１のハウジング部及び第２のハウジング部によって連携して形成され、境界を画定される流路と、
ガス出口と、
ドライブモーターによって回転軸の周りに駆動されて、ターボ機関の外側からガス入口を通って流路内にガス、特に空気を吸引し、上記ガスを、流路から出て、ガス出口を通って外側まで搬送することができる、ラジアルインペラーと、を備える。
【００１３】
この場合、第１のハウジング部又は第２のハウジング部は、回転軸から径方向に距離をおいてガス出口を形成し、周方向にガス出口の境界を画定する。
【００１４】
第１のハウジング部又は第２のハウジング部が、ガス出口を形成し、周方向にガス出口の境界を画定するため、ガス出口の領域で漏洩が全く発生しないことが特に簡単な方法で保証される。ラジアルインペラーの回転軸からのガス出口の径方向の距離によって、さらに、ガス入口とガス出口との間のガス流の偏向を、最小に低減することができ、それにより、ターボ機械の効率が改善される。
【００１５】
好ましくは、第１のハウジング部が、ガス出口を形成し、周方向にこのガス出口の境界を画定する。ガスは、その後、ガス出口から出て、特に、ガスがガス入口を通って吸引される方向と同じ方向に又は少なくともほぼ同じ方向に搬送することができる。好ましくは、ガス出口は、特に、第１のハウジング部の材料によって周方向に境界が画定されるガス出口開口によって形成される。
【００１６】
ラジアルターボ機関は、好ましくはラジアルファンである。しかしながら、例えば、ラジアルターボ機関はラジアル圧縮機とすることもできる。ラジアルターボ機関において、ガス入口は通常、回転軸に近接して配置され、ガス出口は回転軸から距離をおいて配置されるため、ガスは、ガス入口とガス出口との間で径方向に外側へ搬送される。
【００１７】
第１のハウジング部はモーターチャンバーを形成し、したがって、モーターハウジングとも称される。モーターチャンバーは、好ましくは、ドライブモーターが、回転軸に沿って開口側から有利に導入され得る袋状の凹部によって形成される。開放口側の領域において、第１のハウジング部は、好ましくは、径方向に、すなわち、回転軸に対して垂直に、突出領域に移行する。モーターチャンバーとは反対の側では、突出領域は、好ましくは、凹部の形で有利に構成された流路を形成する。ガス出口は、好ましくは、モーターチャンバーに面した突出領域の側で、例えば出口パイプの形で構成される。したがって、反対側に構成される流路は、貫通開口を介して、モーターチャンバーに面した突出領域の側のガス出口に移行する。出口パイプは、例えば、結合要素若しくはホースコネクタに接続するための雌ねじ若しくは雄ねじを有することができ、又は、出口パイプは、例えばその外側で可撓性ホースの密閉された配置のために、平滑な構成とするか若しくは周方向リブを有することができる。
【００１８】
好ましくは、モーターチャンバーからの熱エネルギーの受動的放散のために、冷却用リブが、第１のハウジング部の外側面に、特にモーターチャンバーの外側面に存在する。
【００１９】
ドライブモーターは、好ましくは電気モーターである。この場合、有利には、ローターは内部に配置され、ステーターは外部に配置される。こうして、ローターは、好ましくは、回転の観点からドライブシャフトを介してラジアルインペラーに固定して接続される。
【００２０】
ガスは、特に空気とすることができる。しかしながら、原理上、任意の他のガス媒体を、ラジアルインペラーが吸引し、搬送することができる。
【００２１】
第２のハウジング部は、ガス入口を形成し、ガス入口は、特に、好ましくは第２のハウジング部の材料によって周にわたって境界が画定されるガス入口開口によって形成される。ガス入口は、好ましくは、回転軸に対して同心に配置される。有利には、ガス入口は、第１のハウジング部とは反対の第２のハウジング部の側で外方に突出する入口パイプによって形成される。入口パイプは、例えば、結合要素若しくはホースコネクタに接続するための雌ねじ若しくは雄ねじを有することができ、又は、入口パイプは、例えばその外側で可撓性ホースの密閉された配置のために、平滑な構成とするか若しくは周方向リブを有することができる。好ましくは、第１のハウジング部の方に面した第２のハウジング部の側面は、流路を形成し、その流路は、有利には、凹部の形態で第２のハウジング部の側面に構成される。したがって、貫通開口を介して、ガス入口は、第２のハウジング部の反対側に構成された流路に移行する。
【００２２】
流路は、第１のハウジング部及び第２のハウジング部によって連携して形成され、第１のハウジング部及び第２のハウジング部により境界を画定される。流路は、この場合、特に、ガス入口とガス出口を接続する。好ましくは、流路は内側ラジアル領域及び周辺領域を有する。ラジアル領域では、ガスの移動方向は、ガスが径方向外方に搬送されるようにラジアルコンポーネントを有する。しかしながら、周辺領域では、円周方向及び／又は接線方向のガスの移動コンポーネントが明らかに優位である。
【００２３】
ラジアル領域は、好ましくは、回転軸から外側に、ガス入口に対して径方向周方向に延在し、また有利には、回転軸に沿って第１のハウジング部に向かって方向付けられる開口角度を有する円錐状にも構成される。流路のラジアル領域は、好ましくは、ラジアルインペラーを収容するように機能する。したがって、ラジアルインペラーは、好ましくは、流路内に、すなわち、特に第１のハウジング部と第２のハウジング部との間に配置される。その径方向外方で、ラジアル領域は、有利には、流路の周辺領域に移行する。
【００２４】
周辺領域は、通常、ラジアル領域の周りに、特にラジアルインペラーの周りに周方向に延在し、ガスを、循環する環状又はらせん状フローに変換するように機能する。好ましくは、第１のハウジング部及び第２のハウジング部は、それぞれが流路の周辺領域のほぼ半分を形成する。周辺領域は、この場合、好ましくは、実質的にその全範囲に沿って、同じ平面内の周方向に延びる。好ましくは、周方向に、流路の断面積は、ガス出口に向かうラジアル領域において、特に連続して拡大する。結果として、周方向の変化する圧力条件が考慮される。断面積の拡大は、例えば、ラジアル領域の増加する外径によって及び／又は回転軸方向の流路の連続する幅広化によって達成することができる。
【００２５】
好ましくは、ターボ機関は、第１のハウジング部及び第２のハウジング部によって連携して形成され境界を画定される少なくとも１つのラジアル領域及び／又は少なくとも１つの周辺領域を有する。したがって、流路は、有利には、流路が、第１のハウジング部及び第２のハウジング部によって連携して、形成され、断面の境界が画定される、少なくとも１つの部分を有する。
【００２６】
ラジアルインペラーは、ガス入口を通してガスを吸引し、ガスを径方向外方に搬送するために、ドライブモーターによって回転軸の周りに回転運動するように構成される。半径方向外方へのガスの搬送中に、ラジアルインペラーの回転運動によって、ガスは、周方向に向く運動コンポーネントをさらに受け、それにより、ガスは、流路の周辺領域に達すると、有利には、最早ガス出口に向かって主に周方向に移動する。
【００２７】
ガス出口への流路の接続は、好ましくは、回転軸に対して接線の直線方向に行われる。有利には、ガス出口への流路の周辺領域の移行は連続的である。こうして、ガス流の偏向及び流路とガス出口との間の乱流が最小にされる。したがって、ガス出口は、好ましくは、径方向に流路の外側に配置される。
【００２８】
有利には、第１のハウジング部及びさらに有利には同様に第２のハウジング部は、それぞれ、全体として一体で、好ましくは鋳造要素として製造される。いずれの場合にも、鋳造要素は、特に、アルミニウム又は亜鉛から製造することができる。一体の構成によって、第１のハウジング部及び第２のハウジング部は、特に簡単な方法で製造することができるだけでなく、リークポイントとなり得るポイントの数が最小に低減される。有利には、ラジアルターボ機関は、ＩＥＣ規格６０５２９に準拠したＩＰ６７に従った密封性を有する。第１のハウジング部及び第２のハウジング部をそれぞれ鋳造要素として製造すると、特に頑健なターボ機関も達成される。第１のハウジング部の一体構成は、特に金属から製造されると、流路の境界を画定する第１のハウジング部の表面に対するモーター熱の最適な伝達をもたらし、したがって、流路内のガス流による熱の効率的な放散をさらにもたらす。しかしながら、同様に好ましいさらなる実施の形態において、第１のハウジング部及び／又は第２のハウジング部は、複数の部分で構成することもできる。しかしながら、有利には、少なくとも第１のハウジング部又は第２のハウジング部は一体で構成される。
【００２９】
ガス入口は、好ましくは、ラジアルインペラーの回転軸に平行に延在する方向にガスが流路に吸引される軸方向ガス入口である。
【００３０】
ガス出口は、好ましくは、ラジアルインペラーの回転軸に平行に延在する方向に、ガスが外方に搬送される軸方向ガス出口である。軸方向ガス出口は、ターボ機関の特に省スペースの使用を可能にする。特に、それにより、省スペース方法で次々と直列に接続された複数のそのようなラジアルターボ機関を配置することも可能である。
【００３１】
ガス出口の方向に流路から流出するガスを偏向させるために、第２のハウジング部は、好ましくは偏向要素を有し、偏向要素は、特にかつ好ましくは、第２のハウジング部上で構成される一体要素を構成することができる。偏向要素は、特に、流路から流出するガスを、そのガスがターボ機関からガス出口を通って外側に搬送される方向に偏向させるように機能する。そのため、偏向要素は、有利には、ガス流を偏向させるように機能する、連続的に湾曲した表面を有する。好ましくは、偏向要素は、流動性ガスの約９０度の偏向を行うように構成される。
【００３２】
本発明の開発によれば、偏向要素は、ガス出口内に、特に、第１のハウジング部によって周方向に境界を画定されるガス出口の領域内に、少なくとも部分的に突出する。こうして、流路からガス出口までのガス流のための、最適な、すなわち、できる限り乱流のない状態の移行が達成される。
【００３３】
ターボ機関の特に頑健でかつコンパクトな設計は、第１のハウジング部及び第２のハウジング部が、それぞれ、流路の領域の外側面が実質的にプレート状様式に構成される場合に達成することができる。こうして、流路は、内側で、すなわち、第１のハウジング部及び第２のハウジング部の互いに向き合う側で、好ましくは、それぞれの凹部の形で構成される。しかしながら、流路の領域における第１のハウジング部及び第２のハウジング部のプレート状外側面は、さらなる利点を有する。例えば、掘削孔及びねじ穴を、２つのハウジング部を相互に接続するために及び／又はさらなるコンポーネントに接続するために容易に設けることができるか、又は、ラベル等を、外側面に容易に貼ることができる。
【００３４】
有利には、シール要素は、外側に対して流路を周方向に密閉するために第１のハウジング部と第２のハウジング部との間に存在する。シール要素は、特にＯリングとして構成することができ、また、第１のハウジング部又は第２のハウジング部にシール要素のために相応して設けられる溝内に導入することができる。好ましくは、シール要素は、ガス入口の周囲にさらに周方向に配置される。さらに、好ましくは、シール要素は、ガス出口の周囲にさらに周方向に配置される。こうして、流路の、特に同様にガス出口の最適なシーリングを達成することができる。したがって、第１のハウジング部及び第２のハウジング部の間に空間が好ましくは存在し、上記空間は、ガス入口及びガス出口を除いて、外側に対して完全に密閉され、少なくとも流路、好ましくは少なくとも流路及びモーターチャンバーを含む。外方に密閉された空間は、好ましくは、ＩＥＣ規格６０５２９に準拠したＩＰ６７に従って設計される総合密封性を有する。
【００３５】
第１のハウジング部、及び好ましくは同様に第２のハウジング部は、有利には金属から製造される。ターボ機関は、それにより特に頑健になる。さらに、金属製の場合、モーターチャンバー内で発生する熱は、外側に特に容易に放散することができる。
【００３６】
有利には、ラジアルターボ機関のハウジング全体は、第１のハウジング部及び第２のハウジング部によって実質的に排他的に形成される。特に、ガス入口、流路、及びガス出口の領域において、ターボ機関のハウジングは、有利には、第１のハウジング部及び第２のハウジング部によって排他的に形成される。「実質的に排他的に」とは、ハウジング全体が、例えば電子部品ユニットを収容する区画を閉鎖するカバー等、ガス流及びモーターチャンバーを画定することに関するそのコンポーネントの機能の観点からほとんど関係のない、さらなるコンポーネントを有することができることを意味すると理解される。電子部品ユニットを収容する区画が存在する場合、好ましくは、この区画は、ガス入口及びガス出口を除いて外側に対して完全に密閉されるチャンバーの一部を構成する。この場合、特にＯリングとして構成されるシール要素は、好ましくは第１のハウジング部とカバーとの間に存在する。有利には、モーターチャンバー又は電子部品ユニットを有する区画から外方につながる接続プラグも、第１のハウジング部及び／又はカバーに密閉式に接続される。
【００３７】
本発明の開発によって、さらなるそのようなラジアルターボ機関を次々と直列接続することを可能にするために、ターボ機関は、ガス出口をさらなるラジアルターボ機関のガス入口に接続するために結合ピースをさらに有することができる。
【００３８】
本発明によるラジアルターボ機関は、特に、輸送（「ピックアンドプレース」）、洗浄、空気乾燥等の産業用途に適する。用途は、特に、製紙業においても見出される。
【００３９】
本発明の好ましい実施形態は、図面を参照して以降で述べられるが、これらの図面は、単に説明目的で使用され、限定として解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によるラジアルターボ機関の好ましい実施形態の斜視図である。
【図２】回転軸に沿う図１のラジアルターボ機関の中央断面図であり、ラジアルインペラーは例証のために省略されている。
【図３】図１のラジアルターボ機関の第１のハウジング部の内側面の第１の斜視図である。
【図４】図１のラジアルターボ機関の第１のハウジング部の内側面の第２の斜視図である。
【図５】図１のラジアルターボ機関の第１のハウジング部の内側面の平面図である。
【図６】図１のラジアルターボ機関の第２のハウジング部の外側面の斜視図である。
【図７】図１のラジアルターボ機関の第２のハウジング部の内側面の斜視図である。
【図８】図１のラジアルターボ機関の第２のハウジング部の内側面の平面図である。
【図９】図１のラジアルターボ機関の、ラジアルインペラー、ドライブモーター、及び電子部品ユニットの斜視図である。
【図１０】図１に示す実施形態に従って構成され、互いに直列に接続されるように配置された、２つのラジアルターボ機関の斜視図である。
【図１１】互いに直列に接続されるように配置された図１０の２つのラジアルターボ機関の側面図である。
【図１２】２つのラジアルインペラーを有する本発明によるラジアルターボ機関のさらに好ましい実施形態の中央断面図である。
【図１３】図１２のターボ機関の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１〜図１３は、ラジアルターボ機関の本発明による好ましい実施形態を異なる図で示している。同一又は同様の機能を有する要素には、それぞれ同じ参照符号が付与される。
【００４２】
図１に見られるように、図示する実施形態によるラジアルターボ機関は、全体として非常にコンパクトでかつ頑健な構造を有する。これは、特に、実質的に２つのハウジング部１及び２のみからなるハウジングの単純な構成、並びに、２つのハウジング部１及び２が互いに対して当接するとともにガスがターボ機関を通過する領域における、２つのハウジング部１及び２のプレート形状の設計に基づいている。
【００４３】
第１のハウジング部１及び第２のハウジング部２はともに、金属製の鋳造要素として全体として一体に製造される。
【００４４】
第１のハウジング部１は、図３〜図５に示され、特に図２において容易に確認できるように、ドライブモーター６が収容されるモーターチャンバー１１を形成する。モーターチャンバー１１が、ハウジング部１内の袋状凹部として構成され、第２のハウジング部２に向かって開放するように構成されているため、ドライブモーター６は、第２のハウジング部２が取り除かれると、モーターチャンバー１１内に容易に挿入することができる。そうでない場合には、モーターチャンバー１１は、カバー３によって閉鎖される上側面を除いて、第１のハウジング部１によって周方向に閉囲される。第１のハウジング部１によるモーターチャンバー１１のこの閉囲によって、モーターチャンバー１１からの熱の最適な放散が可能になる。
【００４５】
ドライブモーター６は、好ましくは、ローターが有利には内部に配置され、ステーターが有利には外部に配置されるＡＣ電気モーターである。ドライブモーター６は最大４００００ＲＰＭの回転速度のために有利に設計される。ドライブモーター６は、ドライブシャフト６１を駆動し、それにより、回転固定方式でドライブシャフト６１の前端に取り付けられるラジアルインペラー５を駆動するように機能する（図９）。ラジアルターボ機関の作動中のラジアルインペラー５によって実行される回転運動は回転軸Ｒを規定する（図２）。
【００４６】
ドライブモーター６の上方で、第１のハウジング部１は、それ自体が開放するように構成されているが、上記カバー３によって閉鎖されている。カバー３も、全体として一体でかつ金属製の鋳造要素として製造される。第１のハウジング部１に対するカバー３の着脱可能な締結のために、ねじが、カバー３のねじ穴３１を通して、第１のハウジング部１に対応して設けられたねじ付きボア１８内にねじ込まれる（図３参照）。これらのねじ接続及び第１のハウジング部１に対するカバー３の直接当接によって、モーターチャンバー１１からの熱の効果的な放散が、カバー３を介しても可能である。
【００４７】
電子部品ユニット７を収容するように機能する区画１３は、カバー３の下方に、すなわち、カバー３とドライブモーター６との間に設けられる。電子部品ユニット７は、特に、ドライブモーター６を制御し、ドライブモーター６にエネルギーを供給するように機能し、上側及び下側面に電子コンポーネント７１１を取り付けられているプリント回路基板７１を有する。さらに、カバー３に相応して設けられた貫通開口を通して外方に突出するプラグコネクタ７２はプリント回路基板７１に取り付けられる。プラグコネクタ７２は、図に示さない、外部制御ユニット及びエネルギー供給ユニットを接続するように機能する。カバー３を第１のハウジング部１から外すことによって、電子部品ユニット７は、容易にアクセス可能であり、また必要とされる場合、容易に修理可能又は交換可能である。シール要素、例えばＯリングを、カバー３と第１のハウジング部１との間に設けることができ、上記シール要素は、例えば、外側に対して区画１３及びモーターチャンバー１１を密閉するために、第１のハウジング部１上に設けられた溝内に挿入される。
【００４８】
第１のハウジング部１は、区画１３の周囲に周方向に、特にＯリングとして構成することができるシール要素３２が挿入されるシール溝を有する。シール要素３２は、区画１３の領域でカバー３に対して第１のハウジング部１を密閉するように機能する。有利には、図に示さないが、好ましくはＯリングとして構成される、さらなるシール要素が、外側に対してプラグコネクタ７２の外周における区画１３の密閉を提供するために、プラグコネクタ７２とカバー３との間に配置される。
【００４９】
例えば図３に見られるように、第１のハウジング部１は、モーターチャンバー１１を閉囲するその領域において、モーターチャンバー１１から熱エネルギーを放散させるように機能する冷却用リブ１７を外側面上に有する。
【００５０】
モーターチャンバー１１の前端の領域、すなわち、第２のハウジング部２に面している領域において、第１のハウジング部１は、垂直に、すなわち、回転軸Ｒに対して径方向外方に、周方向突出領域１９に移行する。第１のハウジング部１は、この突出領域１９において、少なくとも後部に面するその面、すなわち、モーターチャンバー１１の方向におけるその面において実質的にプレート状であるように構成される。突出領域１９は、全体としてほぼ正方形の形状を有する。
【００５１】
モーターチャンバー１１を閉囲する領域の下部に、第１のハウジング部１のベース１６が、突出領域１９から後部に延在する。モーターチャンバー１１を閉囲する第１のハウジング部１の領域に上部で連接されるベース１６は、ラジアルターボ機関をさらなるコンポーネント又は支持要素に締結するためのねじ穴１６１を有する。
【００５２】
第２のハウジング部２に面する前面で、第１のハウジング部１は、突出領域１９に、以下でさらに述べる第２のハウジング部２の凹部とともに流路８を形成する凹部を有する。流路８は、回転軸Ｒに対して周方向に同心に配置され、また、径方向外方に周方向外側周辺領域８２に移行する内側ラジアル領域８１を有する。ラジアル領域８１において、第１のハウジング部１は、わずかに窪むが、平面構成である。周辺領域８２において、第１のハウジング部１は、環状に周にわたって窪むように構成され、周にわたる径方向のラジアル領域８１の凹部は周辺領域８２の環状凹部に移行する。流路８の周辺領域８２は、この場合、第１のハウジング部１の丸みのある境界面によって、図２の断面図における境界が画定される。
【００５３】
流路８の周辺領域８２は、例えば図５で明瞭に確認できるように、その断面積に関して、周方向に連続して幅広化する。図５の上部に示す領域において、第１のハウジング部１内で構成され、流路８の周辺領域８２を形成する凹部は、接線方向に、かつ、さらなる幅広化断面積を持ってガス出口１２に移行する。ガス出口１２は、回転軸Ｒに平行に第１のハウジング部１の後面における後部まで延在するガス出口パイプ１２１によって形成される。第１のハウジング部１によって完全に形成されるガス出口パイプ１２１は、ガス出口開口の境界を画定し、ガス出口開口を通して、流路８から流出するガスを、ラジアルターボ機関から吹き出すことができる。その内面に、ガス出口パイプ１２１は、例えば、空気ライン又は結合要素に接続するための雌ねじを有する。
【００５４】
流路８からガス出口パイプ１２１までの、連続的であり、したがって、できる限り乱流がない状態での移行を可能にするために、第１のハウジング部１の前面上で流路８の周辺領域８２を形成する凹部は、丸みのある表面を介してガス出口パイプ１２１に連続して移行する。換言すれば、凹部は、ガス出口１２に向かって次第に窪む。したがって、連続開口が、第１のハウジング部１のガス出口１２の領域に構成される。ガス出口パイプ１２１は、突出領域１９から後部まで回転軸Ｒに平行に延在する。
【００５５】
流路８を形成する凹部の周囲全体に、第１のハウジング部１は、Ｏリングの形態のシール要素４が導入されるシール溝１４を有する。シール溝１４、したがってシール要素４は、流路８の周囲全体だけでなく、ガス出口１２の周り、及び／又はガス出口１２によって形成される貫通開口の周りにも配置される。シール要素４は、流路８の領域で第２のハウジング部２に対して第１のハウジング部１を密閉するように機能する。
【００５６】
いずれの場合にも、第２のハウジング部２を第１のハウジング部１に締結するように機能するねじ付きボア１５が、第１のハウジング部１の突出領域１９の角部に設けられる。
【００５７】
第２のハウジング部２は、特に図６〜図８に示される。図６で確認できるように、第２のハウジング部２は、前面に突出するガス入口パイプ２１１及び後面に突出する偏向要素２２を除いて、全体として、実質的にプレート状の外側形状を有する。第２のハウジング部２は、この場合、第１のハウジング部の突出部１９の形状に対応する実質的に正方形の形状を表現する。
【００５８】
ガス入口パイプ２１１は、回転軸Ｒに同心に配置され、また、第２のハウジング部２の、それ以外は実質的に平面の構成である前面から回転軸Ｒに平行に外方に延在する。ガス入口開口は、ガス入口パイプ２１１及び第２のハウジング部２を連続的に貫通して延在し、したがって、ガス入口２１を形成する。その内面に、ガス入口パイプ２１１は、例えば、空気ライン又は結合要素に接続するための雌ねじ２１２を有する。
【００５９】
それぞれ、図７及び図８で確認できる、第２のハウジング部２の背面又は内側面には、凹部が、ガス入口２１に同心にかつ周方向に構成され、上記凹部は、第１のハウジング部１の上記でさらに述べた凹部と連携して流路８を形成しその境界を画定する。第１のハウジング部１の凹部と同様に、第２のハウジング部２の凹部は、流路８のラジアル領域８１の境界を画定する内側領域、及び流路８の周辺領域８２の境界を画定する外側領域も有する。
【００６０】
流路８のラジアル領域８２を形成する第２のハウジング部２の凹部の内側領域は、回転軸Ｒに沿って第１のハウジング部１に向かって方向付けられる開口角度を有する、円錐状に構成された前境界面を有する。特に図２で明瞭に確認できる、円錐境界面は、同様に円錐状に構成されたラジアルインペラー５の前面に対応する。
【００６１】
径方向において、流路８の周辺領域８２を形成する環状凹部は、円錐境界面に周方向に隣接する。第１のハウジング部１の環状凹部と同様に、第２のハウジング部２の環状凹部も、周方向に連続して幅広化し、丸みのある境界面を有する。
【００６２】
図８の上部に示す領域において、流路８の周辺領域８２を形成する凹部は、偏向要素２２まで接線の直進方向にさらに誘導される。第１のハウジング部及び第２のハウジング部が、意図されるように互いに接続されると、偏向要素２２は、ガス出口１２、特に、第１のハウジング部１のガス出口パイプ１２１内に突出する。偏向要素は、流路８から流出するガスを、できる限り乱流がない状態で、約９０度偏向させ、ガスをガス出口パイプ１２１内に導くように機能する。そのため、偏向要素２２は、連続して丸みのある内面を有し、その表面に沿って、ガス流は、回転軸Ｒに平行に延在する方向に約９０度偏向される。さらに、偏向要素２２は、ガス流の断面内において、丸みのある境界面も有しており、この境界面は、流路８の周辺領域８２を形成する第２のハウジング部２の凹部によって構成されている丸みのある境界面に連続して移行する。
【００６３】
流路８を形成する凹部の周りに、第２のハウジング部２は、全体として平面であるように構成されるシール面２３を有する。シール面２３は、ガス入口２１の周囲及び偏向要素２２の周囲に周方向に延在する。シール面は、シール要素４の当接のために、したがって、外側に対して流路８を密閉するためのシーリングシートとして機能する。
【００６４】
いずれの場合にも、第１のハウジング部１のねじ付きボア１５内にねじをねじ込むことができるねじ穴２４が、第２のハウジング部２の角部に設けられて、第２のハウジング部２を第１のハウジング部２に締結する。
【００６５】
こうして、流路８は、一方では、第２のハウジング部２に面する第１のハウジング部１の側に構成される凹部によって、また他方では、第１のハウジング部１に面する第２のハウジング部２の側に構成される、上記凹部に対応する凹部によって形成される。周辺領域８２において、流路８は、ほぼ円形の断面を連続して有する。ほぼ円形の断面は、偏向要素２２の領域及びガス出口パイプ１２１内の流路８の延長部にも存在する。この連続してほぼ円形の断面によって、実質的に乱流がないガス誘導が、ターボ機関の内部で達成される。
【００６６】
図９に示すラジアルインペラー５は、回転の観点からハブ５２の領域でドライブシャフト６１に固定して取り付けられる。ハブ５２の領域において、したがって、回転軸Ｒに同心に、空気入口領域５５を形成する円形入口開口が、ラジアルインペラー５の前壁５３内に構成される。前壁５３と後壁５４との間に配置されたインペラーブレード５１は、いずれも、ほぼ径方向外方に延在し、動作中、空気入口領域５５内に流入するガスを径方向外方に搬送するように機能する。ガスは、この場合、外側に放射状に配置された空気出口領域５６を介して、ラジアルインペラー５を出る。
【００６７】
前壁５３の円錐構成によって、ガスのための空間は、外側に向かう径方向において、前壁５３と後壁５４との間で減少する。こうして、ガスは、外側に搬送されるときに次第に圧縮される。
【００６８】
ラジアルインペラー５は、流路８のラジアル領域８１内に、すなわち、第１のハウジング部１と第２のハウジング部２との間に配置される。
【００６９】
シール要素４及び３２によって、第１のハウジング部１、第２のハウジング部２、及びカバー３により境界が画定されるとともに、流路８、モーターチャンバー１１、及び区画１３を備える内部空間は、ガス入口２１及びガス出口１２１を除いて、外部に対して、また好ましくはＩＥＣ規格６０５２９に準拠したＩＰ６７に従って完全に密閉される。したがって、ターボ機関の作動中に、好ましくは、外部圧力に対して上昇し、特に流路８内の圧力に実質的に対応することができる圧力が、モーターチャンバー１１内に及び区画１３内に広がる。
【００７０】
ラジアルターボ機関の作動中に、ラジアルインペラー５は、ドライブモーター６によって回転軸Ｒの周りを回転運動するように設定される。結果として、インペラーブレード５１によって、ガス及び／又は空気は、ガス入口パイプ２１１を通して流路８内に吸い込まれ、流路８のラジアル領域８１内を径方向外方に搬送される。インペラーブレード５１は、ガスを周方向に同時に移動させ、上記ガスは、こうして、流路８のラジアル領域８１から周辺領域８２内に螺旋に沿って流れる。周辺領域８２を介して、圧縮ガスは、偏向要素２２まで流れ、そこで、圧縮ガスは、回転軸Ｒに平行に延在する方向に約９０度偏向され、ガス出口パイプ１２１を通って吹き出される。
【００７１】
ガスの圧力をさらに上げるために、複数のこのようなラジアルターボ機関を、次々に直列に接続することができる。このため、第１のラジアルターボ機関のガス出口パイプ１２１は、図１０及び図１１に示す第２のラジアルターボ機関のガス入口パイプ２１１に結合することができる。出口圧力は、これにより２倍になる、又は、さらなるこのようなラジアルターボ機関が次々に接続されると、相応して倍加される。
【００７２】
２つのラジアルターボ機関を結合するために、結合ピース９を使用することができ、上記結合ピースは、一方で、第１のラジアルターボ機関のガス出口パイプ１２１の雌ねじに、他方で、第２のラジアルターボ機関のガス入口パイプ２１１の雌ねじ２１２にねじ込むことができる。
【００７３】
比較的コンパクトな配置構成を達成するために、次々に直列に接続するように配置されるラジアルターボ機関の場合、２つのターボ機関は、図１０に示すように、互いに対して１８０度回転するように配置することができる。こうして、第２のラジアルターボ機関のガス出口１２は、第１のラジアルターボ機関のガス入口２１に正確に整列する。
【００７４】
ガス圧力を上げるためのさらなる可能性として、それぞれ１つのラジアルインペラー５を有する複数の段を、ラジアルターボ機関の内部に設けることができる。対応する実施形態は図１２及び図１３に示される。２つのラジアルインペラー５はともに、回転の観点からドライブシャフト６１に固定して取り付けられ、したがって、ドライブモーター６によって駆動可能である。中間部１０は、第１のハウジング部１と第２のハウジング部２との間で２つのラジアルインペラー５の間の領域内に配置される。中間部１０は、両方の側で、すなわち、一方で第１のハウジング部１に面して、他方で第２のハウジング部２に面して流路８の境界を画定する。こうして、第２のハウジング部２のガス入口パイプ２１１を通して流入するガスは、ターボ機関の第１の（高圧）段を形成する、第１のラジアルインペラー５の領域内の流路８の第１のラジアル領域８１内に最初に流れる。この第１のラジアルインペラー５から、ガスは、その後、第１の周辺領域８２内に径方向外方に搬送され、そこから、第１のラジアルインペラー５の背面に沿って、再び、回転軸Ｒ方向に、そして、中間部１０の中心に配置された貫通開口を通して軸方向に搬送される。この貫通開口から、ガスは、第２のラジアルインペラー５の領域に位置する流路８の第２のラジアル領域８１内に直接流れる。第２のラジアルインペラー５は、ターボ機関の第２の（低圧）段を形成する。第２のラジアルインペラー５から、ガスは、流路５の第２の周辺領域８２に径方向外方に搬送され、そして最終的に、ガス出口パイプ１２１を通って外方に搬送される。それぞれの圧力条件に対する最適な適合のために、第１のラジアルインペラー及び第２のラジアルインペラー５、また同様に、第１のラジアル領域及び第２のラジアル領域８１並びに第１の周辺領域及び第２の周辺領域８２は、いずれの場合にも、異なるように設計され、特に異なるように寸法決定され得る。
【００７５】
こうして、特に鋳造要素として製造される好ましくは一体ものの中間部１０は、ラジアルターボ機関のさらなるハウジング部を形成する。中間部１０内に設けられる中心貫通開口は、この場合、ターボ機関の第２の（低圧）段用のガス入口及び／又は第１の（高圧）段用のガス出口を形成する。見方によっては、第１のハウジング部１と中間部１０、又は、第２のハウジング部２と中間部１０は、マルチパートハウジング部１、１０及び／又は２、１０と見なすこともできる。
【００７６】
当然、本明細書で述べる発明は、上記実施形態に限定されず、複数の修正形態が可能である。こうして、原理上、ガス出口は、第２のハウジング部２によって形成され、第２のハウジング部２により、周方向にわたって境界を画定することもできる。ガスは、その場合、ガス出口パイプから、ガスがガス入口パイプを通して吸引される方向と反対の方向に吹き出される。偏向要素は、その場合、第２のハウジング部２ではなく、第１のハウジング部１で構成される。さらに、ラジアルインペラーは、図９に示すラジアルインペラー５以外の任意の他の所望の方法で設計することもできる。特に、前壁５３又は後壁５４は省略することもできる。しかしながら、好ましくは、安定性の理由で、前壁５３及び後壁５４はともに存在する。結合ピース９は、任意の他の所望の方法で構成され得、例えば、可撓性接続ホースを備えることもできる。複数のさらなる修正形態が考えられる。
【符号の説明】
【００７７】
１  第１のハウジング部
１１  モーターチャンバー
１２  ガス出口
１２１  ガス出口パイプ
１３  区画
１４  シール溝
１５  ねじ付きボア
１６  ベース
１６１  ねじ穴
１７  冷却用リブ
１８  ねじ付きボア
１９  突出領域
２  第２のハウジング部
２１  ガス入口
２１１  ガス入口パイプ
２１２  雌ねじ
２２  偏向要素
２３  シール面
２４  ねじ穴
３  カバー
３１  ねじ穴
３２  シール要素
４  シール要素
５  ラジアルインペラー
５１  インペラーブレード
５２  ハブ
５３  前壁
５４  後壁
５５  空気入口領域
５６  空気出口領域
６  ドライブモーター
６１  ドライブシャフト
７  電子部品ユニット
７１  プリント回路基板
７１１  電子コンポーネント
７２  プラグコネクタ
８  流路
８１  ラジアル領域
８２  周辺領域
９  結合ピース
１０  中間部
Ｒ  回転軸
【図１】
2021524553.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2021524553.tif 000009
【図８】
2021524553.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2021524553.tif 000014
【図１３】
2021524553.tif 000015
【国際調査報告】
2021524553.tif 000016
2021524553.tif 000017
2021524553.tif 000018
2021524553.tif 000019
2021524553.tif 000020
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