Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Radialströmungsmaschine, und ein Verfahren zum Herstellen derselben.

Aus der US 6,669,436 B2 ist eine Strömungsmaschine, nämlich ein Radialverdichter, mit einem Laufschaufeln aufweisenden Rotor und einem Leitschaufeln aufwei- senden Stator bekannt. Die Leitschaufeln des Stators sind dabei als, in Strömungsrichtung des zu verdichtenden Mediums gesehen, den Laufschaufeln des Rotors nachgeordnete Leitschaufeln eines Diffusors ausgebildet. Die Leitschaufeln sind demnach im Bereich eines Strömungskanals positioniert, der von den Laufschaufeln des Rotors wegführen. Aus der US 6,669,436 B2 ist es weiterhin be- kannt, im Bereich des Diffusors, nämlich im Bereich der Leitschaufeln des Diffusors, ein Schalldämpfungselement vorzusehen. Dieses Schalldämpfungselement ist dabei integraler Bestandteil eines Diffusorrings, der als plattenartiger Ring mit mehreren Öffnungen ausgebildet ist, wobei die Öffnungen zu Hohlräumen führen. Das aus der US 6,669,436 B2 bekannte Schalldämpfungselement, welches integraler Bestandteil eines Diffusorrings ist, wirkt dabei als Resonator, der über Hohlräume verfügt, die über Öffnungen mit dem Strömungskanal im Bereich des Diffusors in Verbindung stehen. Die Dämpfungswirkung eines solchen Schalldämpfungselements ist begrenzt.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Strömungsmaschine und Verfahren zum Herstellen derselben zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine Strömungsmaschine nach Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß weist der Stator im Bereich mindestens eines Strömungskanals mindestens ein schaumartiges, poröses Schalldämpfungselement auf. Ein derarti- ges Schalldämpfungselement verfügt über gute Schalldämpfungseigenschaften, des Weiteren kann dasselbe einfach und kostengünstig gefertigt werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist das jeweilige schaumartige Schalldämp- fungselement als Metallschaumelement ausgebildet, welches vorzugsweise über ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt und individuell als sintermetall- schaumähnliches Element ausgebildet ist. Ein über ein generatives Fertigungsverfahren hergestelltes Metallschaumelement als Schalldämpfungselement ist besonders bevorzugt.

Vorzugsweise ist die Porosität des jeweiligen schaumartigen Schalldämpfungselements hinsichtlich Porenanzahl und/oder Porentiefe nicht gleichverteilt sondern lokal unterschiedlich. Die Variation der Porosität ist nicht allein abhängig von der Porengröße, sondern auch von der Materialdichte bei konstanter Porengröße. Auch die Variation der Porengröße und Porenform beeinflusst die Porosität. Über die unterschiedliche Verteilung der Porosität des jeweiligen Schalldämpfungselements können die Schalldämpfungseigenschaften sowie Festigkeitseigenschaften optimal eingestellt werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist das jeweilige schaumartige Schalldämpfungselement integraler Bestandteil eines Leitschaufeln aufweisenden Diffusors. Vorzugsweise weisen die Leitschaufeln eine Strömungseintrittskante, eine Strömungsaustrittskante und sich zwischen diesen Kanten erstreckende Strömungs- führungsflächen auf, wobei in einem mittleren Bereich zwischen der Strömungs- eintrittskante und der Strömungsaustrittskante eine größere Anzahl an Poren und/oder tiefere Poren ausgebildet ist und/oder sind als in zu der Strömungseintrittskante und der Strömungsaustrittskante angrenzenden Bereichen, und/oder wobei in einem mittleren Bereich zwischen den Strömungsführungsflächen benachbarter Leitschaufeln eine größere Anzahl an Poren und/oder tiefere Poren ausgebildet ist und/oder sind als in zu der jeweiligen Strömungsführungsfläche angrenzenden Bereichen. Hiermit können im Bereich des Diffusors die Schalldämpfungseigenschaften optimal eingestellt werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind den jeweiligen Strö- mungskanal begrenzende Wände und/oder im jeweiligen Strömungskanal positionierte Leitschaufeln zumindest abschnittsweise als schaumartiges, poröses Schalldämpfungselement ausgeführt. Dies erlaubt eine optimale Einstellung von Schalldämpfungseigenschaften im Bereich eines statorseitigen Strömungskanals einer Strömungsmaschine.

Das Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine ist in Anspruch 10 definiert.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü- chen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine als Radialverdichter ausgebildete Strö- mungsmaschine;

Fig. 2 einen Blick in Richtung II der Fig. 1 auf einen Diffusor des Radialverdichters der Fig. 1 ;

Fig. 3 einen Blick in Richtung II der Fig. 1 auf einen alternativen Diffusor des

Radialverdichters der Fig. 1 ; Fig. 4 einen Blick in Richtung II der Fig. 1 auf einen weiteren alternativen Diffusor des Radialverdichters der Fig. 1 ; und

Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine weitere als Radialverdichter ausgebildete

Strömungsmaschine. Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Radialströmungsmaschine. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Strömungsmaschine.

Fig. 1 und 2 zeigen unterschiedliche Ansichten einer als Radialverdichter ausgebildeten Strömungsmaschine 10.

Die als Radialverdichter ausgebildete Strömungsmaschine 10 der Fig. 1 und 2 verfügt über einen Rotor 1 1 mit Laufschaufeln 12. Ferner verfügt die als Radialver- dichter ausgebildete Strömungsmaschine 10 über einen Stator 13, wobei der Stator 13 einerseits einen zu den Laufschaufeln 12 des Rotors 1 1 hinführenden, sich in Axialrichtung erstreckenden Strömungskanal 14 und andererseits einen sich in Radialrichtung erstreckenden, von den Laufschaufeln 12 des Rotors 1 1 wegführenden Strömungskanal 15 zumindest abschnittsweise begrenzt.

Bestandteil des Stators 13 ist ein Diffusor 1 6, der über Leitschaufeln 17 verfügt. Die Leitschaufeln 17 des Diffusors 1 6 sind in Strömungsrichtung des zu verdichtenden Mediums gesehen, stromabwärts der Laufschaufeln 12 des Rotors 1 1 in dem sich in Radialrichtung erstreckenden Strömungskanal 15 positioniert. Strom- abwärts des Diffusors 1 6 schließt sich ein spiralförmiges Abströmgehäuse 18 des Stators 13 an. Die Strömungsrichtung des zu verdichtenden Mediums ist in Fig. 1 durch Pfeile 19 visualisiert.

Fig. 2 zeigt einen Blick II auf den Diffusor 1 6, nämlich auf die Leitschaufeln 17 des Diffusors 16 und auf eine Wand 24 desselben. Jede der Leitschaufeln 17 verfügt über eine Strömungseintrittskante 20, eine Strömungsaustrittskante 21 sowie über sich zwischen der jeweiligen Strömungseintrittskante 20 und der Strömungsaustrittskante 21 erstreckende Strömungsführungsflächen 22. Bei der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine weist der Stator 13 im Bereich mindestens eines Strömungskanals 14 und/oder 15 ein schaumartiges, poröses Schalldämpfungselement 23 auf.

Das jeweilige schaumartige, poröse Schalldämpfungselement 23 kann dabei als Metallschaumelement, insbesondere als sintermetallähnliches Element, oder als Kunststoffschaumelement ausgebildet sein. Im Falle eines Metallschaumelements ist dasselbe vorzugsweise über ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2, in welchem der Stator 13 im Bereich des Diffusors 1 6 das oder jedes schaumartige, poröse Schalldämpfungselement 23 aufweist, ist vorgesehen, dass Wände 24 des Stators 13, die den von den Leitschaufeln 12 des Rotors 1 1 wegführenden Strömungskanal 15 im Bereich des Diffusors 16 abschnittsweise begrenzen, zumindest abschnittsweise als schaumarti- ges, poröses Schalldämpfungselement 23 ausgeführt sind, und zwar vorzugsweise an beiden axialen Seiten oder auch nur an einer axialen Seite des sich in Radialrichtung erstreckenden, von den Laufschaufeln 12 des Rotors 1 1 wegführenden Strömungskanals 15 des Stators 13 im Bereich des Diffusors 1 6. Dies erlaubt eine besonders effektive Schalldämpfung. Druckstöße, die vom Rotor 1 1 ausgehen und auf den Diffusor 1 6 wirken, können direkt an der Quelle gedämpft werden.

Im in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Porosität des jeweiligen schaumartigen Schalldämpfungselements gleichverteilt, das heißt, das schaumartige Schalldämpfungselement 23 weist hinsichtlich Anzahl und Tiefe sowie Größe der Poren eine Gleichverteilung auf.

Demgegenüber zeigen Fig. 3 und 4 Varianten der Erfindung, bei welcher das jeweilige schaumartige Schalldämpfungselement 23 hinsichtlich Porenanzahl und Porentiefe eine nicht gleichverteilte Porosität, sondern vielmehr eine lokal unter- schiedliche Porosität aufweist. So sind auch in Fig. 3 und 4 die sich in Radialrichtung erstreckenden Wände 24, die den sich in Radialrichtung erstreckenden Strö- mungskanal 15 im Bereich des Diffusors 1 6 abschnittsweise begrenzen, abschnittsweise als schaumartiges, poröses Schalldämpfungselement 23 ausgeführt.

In Fig. 3 ist in einem mittleren Bereich zwischen der Strömungseintrittskante 20 und der Strömungsaustrittskante 21 eine größere Anzahl an Poren und eine größere Tiefe der Poren vorgesehen bzw. ausgebildet als in unmittelbar zu der Strömungseintrittskante 20 und der Strömungsaustrittskante 21 angrenzenden Bereichen.

In der Variante der Fig. 4 ist die Porosität der den sich in Radialrichtung erstreckenden Strömungskanal 15 begrenzenden Wände 24 des Rotors 13 im Bereich des Diffusors 1 6 zusätzlich derart lokal unterschiedlich, dass in einem mittleren Bereich zwischen den Strömungsführungsflächen 22 benachbarter Leitschaufeln 17 des Diffusors 16 eine größere Anzahl an Poren und tiefere Poren ausgebildet ist bzw. sind als unmittelbar benachbart zu der jeweiligen strömungsführenden Fläche 23 der jeweiligen Leitschaufel 17.

Fig. 5 zeigt eine Variante der Erfindung, in welcher die den sich in Radialrichtung erstreckenden Strömungskanal 15 im Bereich des Diffusors 1 6 begrenzenden Wände 24 des Stators 13 über ihre axiale Dicke gesehen eine lokal unterschiedliche Porosität aufweisen. So ist in Fig. 5 vorgesehen, dass in einem axial mittleren Bereich dieser Wände 24 größere Poren ausgebildet sind als unmittelbar angrenzend an den Strömungskanal 15.

Obwohl es bevorzugt ist, dass den jeweiligen Strömungskanal 14, 15 begrenzende Wände 24 zumindest abschnittsweise als schaumartige, poröse Schalldämpfungselemente 13 ausgeführt sind, ist es alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass im jeweiligen Strömungskanal 14, 15 positionierte Leitschaufeln 17 zumindest abschnittsweise als schaumartige, poröse Schalldämpfungselemente 13 aus- geführt sind. In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist der Stator 13 im Bereich des von den Laufschaufeln 12 des Rotors 1 1 wegführenden Strömungskanals 15 mindestens ein schaumartiges, poröses Schalldämpfungselement 23 auf.

Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass der Stator 13 im Bereich des zu den Laufschaufeln 12 des Rotors 1 1 hinführenden Strömungskanals 14 mindestens ein solches schaumartiges, poröses Schalldämpfungselement 23 aufweist.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Strömungsmaschine 10 als Radialverdichter ausgeführt. Es ist auch möglich, dass die Erfindung bei einer als Radialturbine ausgebildeten Radialströmungsmaschine zum Einsatz kommt. Bei einer Radialturbine verläuft ein zu den Laufschaufeln des Rotors hinführenden Strömungskanal in Radialrichtung und ein von den Laufschaufeln des Rotors wegführender Strömungskanal in Axialrichtung.

Alternativ möglich sind allerdings auch Strömungsmaschinen, die eine radiale und/oder axiale Bauart miteinander kombinieren.

Das jeweilige schaumartige, poröse Schalldämpfungselement 23 erzeugt eine viskose Schalldämpfung. Schall kann so effektiver als üblichen Resonator- Schalldämpfern gedämpft werden. Insbesondere können auch hochfrequente Schwingungsanregungen des Rotors und dem Rotor nachgelagerter Baugruppen reduziert werden. Es fällt auch weniger Druckverlust in der Strömung als bei Re- sonator-Schalldämpfern an.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Strömungsmaschine, hierzu werden der Rotor 1 1 und der Stator 13 bereitgestellt. Beim Rotor 1 1 kann es sich um ein Feingussbauteil, spanend bearbeitete

Schmiedebauteil oder spanend bearbeitetes integral gefertigtes Bauteil handeln.

Ferner kann es sich beim Stator 13 zumindest abschnittsweise um ein Feinguss- bauteil handeln.

Der Stator 13 wird zumindest abschnittsweise, nämlich im Bereich des oder jedes schaumartigen, porösen Schalldämpfungselements 23, über ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt.

Dann, wenn das jeweilige schaumartige Schalldämpfungselement 23 als Metallschaumelement ausgebildet ist, kann insbesondere ein additives Fertigungsverfahren wie z.B. (selektives) Laserstrahlschmelzen oder Elektronenstrahlschweißen genutzt werden. In diesem Fall ist der Metallschaum dann ein sintermetallähnli- eher, generierter Metallschaum.

Dann, wenn der Diffusor 1 6 mindestens ein schaumartiges, poröses Schalldämpfungselement 23 aufweist, ist vorzugsweise ein sogenannter Diffusorring des Diffusors 16, der zumindest einen Abschnitt einer der Wände 24 des statorseitigen Diffusors 16 und integral auch die Leitschaufeln 17 desselben bereitstellt, über ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt. In diesem Fall ist das jeweilige Schalldämpfungselement 23 integraler Bestandteil des Diffusorrings und damit des Diffusors 1 6. Der Diffusorring stellt die Leitschaufeln 17 des Diffusors 16 und zumindest abschnittsweise eine der Wände 24 bereit, die den sich in Radialrich- tung erstreckenden Strömungskanal 15 begrenzen.

Derjenige Abschnitt des Stators 13, der ein schaumartiges, poröses Schalldämpfungselement 23 umfasst und über ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt ist, wird mit einem angrenzenden, vorzugsweise durch Feingießen hergestellten Abschnitt des Stators 13 verbunden und hierzu vorzugweise in eine entsprechen- de Ausnehmung im durch Feingießen hergestellten Abschnitt des Stators 13 eingesetzt.

Bezugszeichenliste

10 Strömungsmaschine

1 1 Rotor

12 Laufschaufel

13 Stator

14 Strömungskanal

15 Strömungskanal

16 Diffusor

17 Leitschaufel

18 Abströmgehäuse

19 Strömungsrichtung

20 Strömungseintrittskante

21 Strömungsaustrittskante

22 Strömungsführungsfläche

23 Schalldämpfungselement

24 Wand