CH246345A - Process for the series production of centrifugal fans for supercharging internal combustion engines. - Google Patents

Process for the series production of centrifugal fans for supercharging internal combustion engines.

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CH246345A
CH246345A CH246345DA CH246345A CH 246345 A CH246345 A CH 246345A CH 246345D A CH246345D A CH 246345DA CH 246345 A CH246345 A CH 246345A
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CH
Switzerland
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internal combustion
fan
combustion engines
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German (de)
Inventor
Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/10Centrifugal pumps for compressing or evacuating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  

  Verfahren     zur        Reihenherstellung    von     Kreiselgebläsen        für        die        Aufladung     von Verbrennungsmotoren.    Werden Verbrennungsmotoren mit Auf  ladegebläse aufgeladen, so ist es sehr wesent  lich, dass der Wirkungsgrad der Auflade  gruppen so hoch wie möglich ist, denn je  grösser der Wirkungsgrad, um so höher kann  die     Aufladung    getrieben werden     bezw.    um so  mehr     Luftüberschuss    ist für die Spülung ver  fügbar. Die Spülung ist aber für das gute  Arbeiten eines aufgeladenen Motors von  grösster Bedeutung.  



  Anderseits ist es bekannt, dass die Wir  kungsgradkurve eines Kreiselgebläses ver  hältnismässig spitz ist, das heisst der Wir  kungsgrad ist nur in einem ziemlich engen  Bereich hoch, und fällt auf beiden Seiten  rasch ab. Dazu kommt noch, dass der brauch  bare Arbeitsbereich eines Gebläses gegen  kleinere Fördermengen zu durch die     Pwnp-          grenze    beschränkt ist.  



  Will man also eine vorteilhafte Ruf  ladung erreichen, so ist es unbedingt notwen  dig, das Gebläse den jeweiligen Betriebsver  hältnissen ziemlich genau     anzupassen.    Han  delt es sich dabei um ein Gebläse, das für den  Anbau an einen bestimmten Motor hergestellt  wird, so macht diese Anpassung an sich keine  Schwierigkeiten, denn man kann in diesem  Fall das Gebläse durch Berechnung und  durch Versuche dem Motor genau anpassen.  



  Ganz anders liegt jedoch die Frage, wenn  Turbolader reihenmässig hergestellt werden  müssen und für alle möglichen verschiedenen         Motoren    verwendet werden sollen. In diesem  Fall ist     unbedingt    notwendig, die Lader in  grösserer Anzahl genau gleich herzustellen,  weil eine wirtschaftliche Fabrikation anders  nicht möglich ist. Trotzdem müssen die Ge  bläse aber unbedingt den     verschiedenen    Moto  ren angepasst werden können.

   Bisher bestand  die einzige Möglichkeit darin, zu jeder  Typengrösse     eine    ganze Reihe     Gebläseräder     und     -diffusoren    herzustellen und auf Lager  zu halten, um dann bei jeder Bestellung die  entsprechenden     Räder    und     Diffusoren        in    das  Gebläse einzubauen. Es ist klar, dass damit  der Zweck der Reihenherstellung zu einem  grossen Teil wieder     zunichte    gemacht wurde.  



  Eine wesentliche     Besserung    kann nun er  reicht werden, wenn man erfindungsgemäss  die Gehäuse der Gebläse     in.    einer     abgestuften     Reihe von Typengrössen herstellt, bei der das  Verhältnis der kleinsten Fördermenge einer  Typengrösse zu jener der     nächstkleineren     Typengrösse mindestens 1,25 beträgt, und dass  zu jeder     Gehäusetypengrösse    Laufräder und       Diffusoren    angefertigt werden, welche Lauf  räder und     Diffusoren    wenigstens einen Teil  des     Fördermengenbereiches    ihrer Gehäuse  typengrösse zugeordnet und für die kleinste  Fördermenge ihres Teilbereiches ausgebildet  sind,

   und dass die Fördermenge des Gebläses  später erst durch     Zurückarbeiten    der Ein  trittskanten mindestens einer der beiden  Schaufelarten (umlaufende und feststehende)  dem aufzuladenden Motor angepasst wird.      Die     Zeichnung    zeigt beispielsweise, wie  dieses Anpassungsverfahren an einem     R.adial-          ra.d    praktisch ausgeübt werden kann.  



       Fig.    1     zeigt    ein Schnittbild eines Gebläse  rades.     Fig.    2 zeigt, wie der Eintritt in das       Gebläserad    durch Abdrehen der Eintritts  kante grösseren Mengen angepasst wird. (Grö  sseren Mengen entsprechen grössere Eintritts  winkel.)     Fig.    3     zeigt    dasselbe analog     Fig.    2,  jedoch für     Diffusoren.     



  Das     Gebläserad,        Fig.    1, hat Schaufeln a  mit radialem Austritt; die Eintrittskanten,       Fig.    2, der Schaufeln sind dagegen in der  Drehrichtung vorwärts gekrümmt und schlie  ssen zwischen sich     diffusorenartige    Zwischen  räume ein, in denen die relative Eintritts  geschwindigkeit der Luft in Druck umge  setzt wird. Der engste Eintrittsquerschnitt  senkrecht zur Strömungsrichtung zwischen  den Schaufeln bestimmt praktisch die wirt  schaftliche Fördermenge des Rades, denn  sobald der Eintritt nicht mehr stossfrei ist,  nehmen die     Eintrittsverluste    rasch zu.  



  Darauf begründet sich     nun    das vorlie  gende     Anpassungsverfahren,    denn, wenn man  die Eintrittskante z. B. auf die punktiert ge  zeichnete Linie     b-b    der     Fig.    2 auf einer  Drehbank zurückdreht, so     wird    offenbar die  Eintrittsöffnung     senkrecht    zur Strömungs  richtung mit dem Zurückdrehen der Schau  feln ständig zunehmen, und dementsprechend  wächst auch die     wirtschaftliche    Fördermenge.  



  Ganz analog können auch die     Diffusoren-          schaufeln    c der     Fig.    3     behandelt    werden. Bei  radialer     Beschauflung    des Laufrades ist be  kanntlich der Drall der austretenden Luft  von der Fördermenge unabhängig, so dass  auch hier die     Üffnung    zwischen den     Diffu-          sorenschaufeln    der wirtschaftlichen Förder  menge angenähert proportional sein muss,  damit der     Diffusor    mit bestem Wirkungs  grad bei stossfreiem Eintritt arbeiten kann.

    Der     Diffusor    muss also     ebenfalls    für die  kleinste Luftmenge des entsprechenden Ge  häusetyps hergestellt     und    auf Lager gelegt  werden. Die Anpassung an die jeweilige  Fördermenge geschieht auch hier durch ein-         faches    Abdrehen der     Sehaufeleintrittskante,     z. B. auf die punktiert gezeichnete Linie     d--d.     



  Man     braucht    also in der Regel zu jeder       Gehäusety        pengrösse    nur ein     Gebläserad    und  einen     Diffusor    herzustellen und auf Lager zu  legen, die nachträgliche Anpassung jedoch  durch von Fall zu Fall verschiedene Nach  arbeit der fertigen Stücke zu erreichen.

   Ist  das     Gebläserad    mit zugehörigem     Diffusor    im  ursprünglichen Zustande für die kleinste För  dermenge der betreffenden Gehäusetypen  grösse ausgelegt, so zeigt sich,     dass    es     iri     diesem Fall möglich ist, durch einfaches  Nacharbeiten der Eintrittskanten der     Rad-          und        Diffusorenscliaufeln    die wirtschaftliche  Fördermenge innerhalb eines ziemlich grossen  Bereiches kontinuierlich zu vergrössern.

   Vor  teilhaft     beträut    der Austrittswinkel der       Laufradschaufeln    annähernd 90 Grad, weil  die Förderhöhe bei einem solchen Rad über  einen grossen Mengenbereich gleich bleibt.  (Voraussetzung ist die Anpassung der Ein  trittskante.) Räder mit nach dem Austritt hin       stark.    zurückgebogenen Schaufeln sind dann  geeignet, wenn die mit zunehmender Menge  fallende Förderhöhe durch eine etwas höhere  Drehzahl ausgeglichen wird. Wenn man da  gegen die Eintrittskanten zurückdreht, so  zeigt sieh, dass die     wirtschaftliche    Förder  menge in ziemlich weiten Grenzen verschoben  werden kann, ohne dass der Wirkungsgrad  leidet.  



  Es ist klar, dass dem     Grindt;edanken    der  Erfindung auch dann kein Abbruch ge  schieht, wenn z. B. aus Gründen der Zweck  mässigkeit zu jeder     Gehäusetypengrösse    zwei  Laufräder und     Diffusoren    auf Lager gelegt  werden, wobei das eine Paar nur für die obere  Hälfte des Typenbereiches verwendet und  innerhalb desselben erfindungsgemäss     ange-          passt    wird, denn es zeigt sich praktisch, dass  es nicht immer möglich ist, den ganzen  Typenbereich mit einem einzigen Rad- und       Diffusorenmodell    wirtschaftlich zu decken.

    Dies trifft erfindungsgemäss dann zu, wenn  das Verhältnis der kleinsten Fördermenge  einer Typengrösse zu jener der     nächstkleineren         Typengrösse mehr als 1,5 beträgt. Wesentlich  ist, dass die einzelnen Paare von Laufrädern  und     Diffusoren,    mindestens aber die einen,  innerhalb ihres Verwendungsbereiches durch  Nacharbeit der Eintrittskanten     verschiedenen     Bedürfnissen angepasst werden.



  Process for the series production of centrifugal fans for supercharging internal combustion engines. If internal combustion engines are charged with a supercharger, it is very essential that the efficiency of the supercharger groups is as high as possible, because the greater the efficiency, the higher the charge can be driven or. the more excess air is available for flushing. Flushing is of the utmost importance for the good functioning of a charged engine.



  On the other hand, it is known that the efficiency curve of a centrifugal fan is relatively sharp, that is, the efficiency is only high in a fairly narrow range, and drops rapidly on both sides. In addition, the usable working range of a blower against smaller flow rates is limited by the Pwnp limit.



  So if you want to achieve an advantageous call charge, it is absolutely necessary to adjust the blower to the respective Betriebsver ratios pretty precisely. If it is a fan that is manufactured for attachment to a specific motor, this adaptation does not in itself cause any difficulties, because in this case the fan can be precisely adapted to the motor through calculations and experiments.



  The question is quite different, however, when turbochargers have to be manufactured in series and are to be used for all possible different engines. In this case it is absolutely necessary to manufacture the loaders in a larger number in exactly the same way, because an economical production is not possible otherwise. Nevertheless, it is essential that the fans can be adapted to the various motors.

   Up to now the only possibility was to manufacture a whole series of impellers and diffusers for each type size and keep them in stock so that the appropriate wheels and diffusers can be installed in the fan with every order. It is clear that the purpose of serial production was largely nullified.



  A significant improvement can now be achieved if, according to the invention, the fan housings are manufactured in a graduated series of type sizes, in which the ratio of the smallest flow rate of one type size to that of the next smaller type size is at least 1.25, and that for each type of housing size Impellers and diffusers are made, which impellers and diffusers are assigned to at least a part of the flow rate range of their housing type size and are designed for the smallest flow rate of their sub-range,

   and that the flow rate of the blower is later adjusted to the motor to be charged by working back the entry edges of at least one of the two types of blades (rotating and fixed). The drawing shows, for example, how this adjustment procedure can be practiced on a R.adial- ra.d.



       Fig. 1 shows a sectional view of a fan wheel. Fig. 2 shows how the entry into the fan wheel is adapted to larger quantities by turning the entry edge. (Larger quantities correspond to larger entry angles.) FIG. 3 shows the same as in FIG. 2, but for diffusers.



  The impeller, Fig. 1, has blades a with a radial outlet; the leading edges, FIG. 2, of the blades, however, are curved forward in the direction of rotation and include diffuser-like spaces between them, in which the relative entry speed of the air is converted into pressure. The narrowest inlet cross-section perpendicular to the flow direction between the blades practically determines the economic flow rate of the wheel, because as soon as the inlet is no longer smooth, the inlet losses increase rapidly.



  This is what the present adjustment procedure is based on, because if you move the leading edge z. B. rotates back on the dotted ge drawn line b-b of Fig. 2 on a lathe, the inlet opening is apparently perpendicular to the flow direction with the turning back of the blades constantly increasing, and accordingly the economic flow rate increases.



  The diffuser blades c of FIG. 3 can also be treated quite analogously. In the case of radial blading of the impeller, the swirl of the exiting air is known to be independent of the flow rate, so that here too the opening between the diffuser blades must be approximately proportional to the economic flow rate so that the diffuser can work with the best efficiency with a shock-free entry .

    The diffuser must therefore also be manufactured for the smallest amount of air of the corresponding housing type and placed in stock. The adjustment to the respective delivery rate is also done here by simply turning off the saw blade leading edge, e.g. B. on the dotted line d - d.



  So you usually only need to produce a fan wheel and a diffuser for each housing type pen size and put them in stock, but to achieve the subsequent adjustment by reworking the finished pieces differently from case to case.

   If the impeller with the associated diffuser is designed in its original state for the smallest delivery volume of the housing types in question, it becomes apparent that in this case it is possible to achieve the economical delivery volume within a fairly large range by simply reworking the leading edges of the wheel and diffuser blades to increase continuously.

   Before geous, the exit angle of the impeller blades is approximately 90 degrees, because the delivery head in such a wheel remains the same over a large quantity range. (The prerequisite is the adjustment of the entry edge.) Wheels with strong after the exit. Buckets that are bent back are suitable if the head, which decreases with increasing volume, is compensated for by a slightly higher speed. If you turn back against the leading edge, you can see that the economic delivery rate can be shifted within fairly wide limits without affecting the efficiency.



  It is clear that the Grindt; thanks to the invention does not stop ge if z. B. for reasons of expediency, two impellers and diffusers are placed in stock for each housing type size, the one pair only being used for the upper half of the type range and being adapted according to the invention within it, because it is practically evident that it is not always it is possible to cover the entire type range economically with a single wheel and diffuser model.

    According to the invention, this applies when the ratio of the smallest delivery rate of a type size to that of the next smaller type size is more than 1.5. It is essential that the individual pairs of impellers and diffusers, but at least one of them, are adapted to different requirements within their area of use by reworking the leading edges.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Reihenherstellung von Kreiselgebläsen für die Aufladung von Ver brennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse der Gebläse in einer abge stuften Reihe von Typengrössen hergestellt werden, bei der das Verhältnis der kleinsten Fördermenge einer Typengrösse zu jener der nächstkleineren Typengrösse mindestens 1,25 beträgt, und dass zu jeder Gehäusetypengrösse Laufräder und Diffusoren angefertigt wer den, PATENT CLAIM: Process for serial production of centrifugal fans for charging internal combustion engines, characterized in that the fan housings are manufactured in a graduated series of type sizes, in which the ratio of the smallest flow rate of one type size to that of the next smaller type size is at least 1.25 and that impellers and diffusers are made for each housing type, welche Laufräder und Diffusoren wenig stens einem Teil des Fördermengenbereiches ihrer Gehäusetypengrösse zugeordnet und für die kleinste Fördermenge ihres Teilbereiches ausgebildet sind, und dass die Fördermenge des Gebläses erst nachträglich vor Ablieferung des Gebläses durch Zurückarbeiten der Ein trittskanten mindestens einer der beiden Schaufelarten (umlaufende und feststehende) dem aufzuladenden Motor angepasst wird. which impellers and diffusers are assigned to at least a part of the flow rate range of their housing type size and are designed for the smallest flow rate of their sub-area, and that the flow rate of the fan is only subsequently before delivery of the fan by working back the leading edges of at least one of the two types of blades (rotating and fixed) adapted to the motor to be charged.
CH246345D 1945-07-09 1945-07-09 Process for the series production of centrifugal fans for supercharging internal combustion engines. CH246345A (en)

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