CN103154523B - 侧通道鼓风机,尤其是用于内燃机的次级空气鼓风机 - Google Patents

Abstract

带有用于最小化噪声排放的设备的侧通道鼓风机是已知的，但所述设备在调节阀封闭时降低噪声不充分。因此，本发明建议一种侧通道风扇，其中，在入口(8)的前方且在出口(22)的后方分别在中断区域(32、34)内构造另外的凹槽(72、74)，该凹槽相互间的最小间距相当于两个输送器叶片(26)之间的间距的0.5至3倍。通过此类结构方案，即使在调节阀封闭时也实现了噪声的进一步降低，而不降低最大供气流量。

Description

侧通道鼓风机,尤其是用于内燃机的次级空气鼓风机

技术领域

本发明涉及一种侧通道鼓风机，尤其是用于内燃机的次级空气鼓风机，所述鼓风机带有其内构造有基本上切向的出口的壳体、其中构造有轴向入口的壳体覆盖件、将入口与出口流体连接的至少一个输送器通道、可通过驱动单元驱动的以可旋转方式支承在壳体内的且具有与至少一个输送器通道共同作用的输送器叶片的叶轮，和在出口与入口之间的在其内将至少一个输送器通道沿周向方向中断的中断区域，其中沿叶轮旋转方向在出口的后方在中断区域的径向限定边界的壁上构造有第一凹槽。

背景技术

侧通道鼓风机或泵是普遍已知的且在大量的申请中描述。在车辆中，所述鼓风机例如用于输送燃料或将次级空气吹入到排气系统内。驱动通常通过驱动叶轮的电动马达进行。叶轮在其周部上基本上构造为，使得它与其轴向对置的输送通道一起形成循环的涡流通道。输送器叶片从形成涡流通道的叶轮的部分垂直地沿对置的、输送器通道形成于壳体内的部分的方向突出，以便在输送器叶片之间形成腔室。腔室内输送的流体在叶轮旋转时受到由于输送器叶片导致的在周向方向和径向方向上的加速，因此在输送器通道内形成循环的涡流流动。

已知一种侧通道鼓风机，其中仅输送器通道形成于壳体部分中并且在叶轮的轴向侧上，也已知下面这种侧通道鼓风机，其中，在叶轮的两个轴向侧上构造有输送器通道，其中，两条输送器通道相互流体连接。在此类侧通道鼓风机中，输送器通道之一构造在用作覆盖件的壳体部分内，而另外一条输送器通道构造在其上通常固定有驱动单元的壳体部分内，在该驱动单元的壁上至少抗扭地布置了叶轮。

为获得尽可能好的输送或压力升高，需要利用输送通道的周部的尽可能大的部分。由此原因，入口和出口必须在周部上沿叶轮的运行方向相互离开地尽可能远，其中通过中断区域防止在入口和出口之间的短路流动。在此类侧通道鼓风机中，尤其由于因被输送的空气突然的压力冲击而形成的脉冲所导致产生大的噪音业已表明难以解决。

这些压力冲击也在每个输送器叶片扫掠过中断区域的起始端处之后马上出现，因为在输送器叶片之间的腔室内仍存在通过出口未完全地排出的压缩的空气，所述压缩的空气在到达中断区域时突然靠着中断区域的壁加速。这导致发出明显更多的噪声。

为避免这样发出噪声，在DE10200824741B4中建议一种用于输入次级空气的侧通道鼓风机，其中在壳体的壳体覆盖件内沿叶轮的旋转方向在入口的前方构造有凹槽，所述凹槽朝入口持续增高，且其宽度基本上等于输送器通道的宽度。

此外，从DE102009006652A1中已知一种侧通道鼓风机，该侧通道鼓风机同样具有带有输送器通道的壳体部分和带有构造于第一输送器通道的与叶轮相反的侧上的第二输送器通道的壳体覆盖件。在中断区域的径向限定边界的壁上在入口和出口之间沿叶轮的旋转方向在出口的后方构造有附加的凹槽。

两种措施虽然导致噪声明显降低，但在向着关闭的调节阀输送，也就是说在输送器室内存在最大的背压时仍然存在不希望的噪声排放。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是创造一种侧通道鼓风机，以所述侧通道鼓风机即使在阀关闭时也可明显降低所出现的壳体噪声。

此技术问题通过独立权利要求的特征部分解决。在入口的前方和在出口的后方分别在中断区域内构造有另外的凹槽，所述凹槽相互间的最小间距为两个输送器叶片之间的间距的0.5至3倍。这导致在调节阀关闭时即在泵向关闭的阀输送时明显减少噪声的发出，而在阀打开时不导致压力损失和输送效率损失。

当在入口前方的凹槽和在出口的后方的凹槽之间的最小间距为两个输送器叶片之间的间距的1.5倍时，在最大压力不变时达到了特别低的发出值。

为即使在阀打开时也能最小化噪声，业已表明有利的是，第一凹槽在中断区域的径向限定边界的壁内沿旋转方向连接有第二凹槽，所述第二凹槽的深度小于第一凹槽的深度。

在进一步的构造中，第二凹槽在中断区域的径向限定边界的壁内延伸经过部分地形成在壳体覆盖件内的输送器通道的高度，其中第二凹槽的高度朝入口方向持续降低。因此，产生持续的减压，从而防止了压力峰值。

优选地，沿叶轮的旋转方向在入口的前方并且在中断区域上形成的凹槽与入口流体连接，其中凹槽的深度从中断区域的朝向叶轮的上缘向入口持续增加。以此也实现了空气的连续的减压。

在与之相继的本发明的有利构造中，入口前的凹槽的宽度基本上相当于输送器叶片的径向尺寸，以此避免了在入口处的不希望的涡流。

优选地，凹槽的深度径向向外直至凹槽的限界边缘持续地增加，因此在空气速度更高的区域内提供更多的减压横截面。

当入口前的凹槽的限界边缘具有如下的第一区域时实现了特别好的结果，即在所述第一区域内凹槽的宽度基本上相当于输送器叶片的径向尺寸，且所述限界边缘具有与所述第一区域相连接的第二区域，所述第二区域沿叶轮的旋转方向径向向内地弯折向第一区域。

因此创造一种侧通道鼓风机，其中与已知的侧通道鼓风机相比，尤其在调节阀关闭时，也就是说泵向关闭的阀进行零泵送时，噪声发出特别少，其中，同时使最大可能的供气流量很大程度上保持不变。

附图说明

根据本发明的侧通道鼓风机的实施例在附图中图示且在下文中描述。

图1在截面图示中示出了根据本发明的侧通道鼓风机的侧视图。

图2示出了图1的侧通道鼓风机的壳体的透视图。

图3示出了图1的侧通道鼓风机的壳体覆盖件的透视图。

图4以壳体的截面图示出了在壳体覆盖件方向上的俯视图。

具体实施方式

在图1中图示的侧通道鼓风机由壳体2以及可旋转地支承在壳体2内且通过驱动单元4驱动的例如用于输送空气的叶轮6组成。空气通过形成在壳体覆盖件10内的轴向入口8进入到侧通道鼓风机的内部内。

然后，空气从入口8中流出进入两个基本上环形延伸的输送器通道12、14中，输送器通道12、14中的第一条输送器通道12构造在壳体2内，在壳体2的中心开口16中还设有驱动单元4的驱动轴20的轴承18，叶轮6固定在该轴承18上，且第二输送通道14构造在壳体覆盖件10内。空气通过布置在壳体2内的切向出口22排出。

叶轮6布置在壳体覆盖件10和壳体2之间且在其周部具有构造成弯曲的输送器叶片24，其中，总体延伸方向即根部区域与位于径向外部的端部区域的连接基本上与叶轮的中点成径向地走向。输送器叶片24通过径向延伸的周环26分为与第一条输送器通道12轴向对置的第一列和与第二条输送器通道14对置的第二列，因此构造有两条涡流通道，这两条涡流通道分别通过输送器通道12、14之一与面对的叶轮6部分一起形成。输送器通道12、14的外径略大于叶轮6的外径，因此在两个输送器通道12、14之间形成在叶轮的外周之外的流体连接，以便可在两个输送器通道12、14之间发生空气交换。因此，在从周环26延伸的输送器叶片24之间形成径向向外打开的腔室28，在所述腔室28中输送或加速空气，使得空气的压力在输送器通道12、14上升高。

为达到尽可能好的输送效率和压力升高，轴向入口8在叶轮6的旋转方向上尽可能远离切向出口22布置。为抑制逆着叶轮6的旋转方向从入口8向出口22的短路流动，在入口8与出口22之间并且在壳体覆盖件10和壳体2上布置有将输送器通道12、14中断的中断区域30、32，使得在中断区域30、32中与叶轮6的输送器叶片24轴向对置地存在尽可能小的间隙。此外，在径向方向上作用的中断区域34也形成在壳体2的径向限定边界的壁36上，所述壁36中断在两个输送器通道12、14之间的、位于径向外部的连接区域37。

在图2和图3中可见，布置在壳体2和壳体覆盖件10内的输送器通道12、14具有基本上恒定的宽度，且所述宽度除中断区域30、32外在壳体覆盖件10和壳体2的圆周上延伸。因此在图2中选择的视图中，叶轮6逆时针从输送器通道12的起始端处旋转到输送器通道12的末端处，例如直至出口22，然后通过中断区域30又旋转到与入口18对置的输送器通道12的开端处，而在图3中叶轮6顺时针旋转，即从入口18通过输送器通道14和中断区域32又旋转到入口8。

根据图3的壳体覆盖件10通过螺栓固定在壳体2上，所述螺栓穿过形成在壳体覆盖件10上的径向向外延伸的突出部40上的相应的孔38插入。在两个此突出部40上附加地具有小的轴向延伸的销42，所述销42用于将壳体覆盖件10预固定在壳体2上，在壳体2上构造相应的、在图2中可见的孔44。

在输送器通道14的壁46的径向后方构造有槽48，在所述槽48中插入了用于在壳体覆盖件10和壳体2之间密封的密封圈50，所述密封圈50通过鼻部52保持在槽48内。

在输送器通道14的壁54的径向前方构造有环形片56，所述环形片56在鼓风机组装之后夹紧到叶轮6的相应的槽58内，以此实现了在向叶轮6的内部的方向上对输送器通道14的密封。此外，壳体覆盖件10具有圆柱形凹陷60，驱动单元4的驱动轴20突出到所述凹陷60中。

壳体覆盖件10内和壳体2内的输送器通道12、14成型为，使得它们在出口22的前方区域内不是如前所述地在周向方向上延伸而是在朝着出口22的方向上即在切向方向上延伸。输送器通道12、14的宽度小于出口22的宽度，以便输送器通道12、14使所述出口22至少仅在其径向外部区域上迎流()。导引通过壳体2的径向限定边界的壁36的且将鼓风机内部与出口22连接的出口开口62成型为，使得该出口开口62在叶轮6的旋转方向上延伸到壳体部分2、10的中断区域30、32内，如在图2中可见。

在此处所示的实施形式中，在运行轮4的旋转方向上限定了出口开口62的出口边缘64从壳体2内的输送器通道12的内部边缘66在壁36上倾斜向上延伸，即带有在壳体覆盖件10的方向上的轴向分量和在叶轮6的旋转方向上的分量。此倾斜的角度在此应选择为使得分量沿圆周方向在出口开口62的高度上至少相当于两个输送器叶片24之间的间距。

除出口开口62的特殊的形式外，在出口开口62的后方直接在径向限定边界的壁36的中断区域34上形成第一凹槽68。此第一凹槽68通过中断边缘70在叶轮6的旋转方向上受到限制，所述中断边缘70同样从壳体2的底部倾斜地向上延伸，即具有在壳体覆盖件10的方向上的分量和在叶轮6的旋转方向上的分量。但中断边缘70和出口边缘64不相互平行地布置，而是相互成角度地布置，其中对于出口边缘64，在旋转方向上的分量大于对于中断边缘70的分量。在此应注意到在叶片6的输送器叶片24之间的间距更大时，中断边缘70和出口边缘64之间所成的角度也应选择为更大。

此外，第一凹槽68沿叶轮6的旋转方向连接有第二凹槽72，所述第二凹槽72具有比第一凹槽68小约1mm的深度。第二凹槽72从中断边缘70例如从壁36的高度的一半沿壳体覆盖件10的方向向上倾斜地延伸。因此，该凹槽72的起点例如位于叶轮6的周环26的高度内，使其形成在壳体10内第二输送器通道14所隶属于的涡流通道的区域内。凹槽72由于在入口8的方向上的倾斜的设计越来越小且具有周向长度，所述周向长度相当于两个输送器叶片24的间距的约5倍。

如果观察在出口22的区域内单独地朝向壳体覆盖件10的腔室28的运动(所述腔室28由于入口8的布置而具有比轴向对置的腔室28更高的进汽度)，则此腔室28首先以其位于径向内部的边缘滑过壳体覆盖件10的中断区域32。在叶轮6进一步旋转时，腔室28从内向外被中断区域32被覆盖，使得仅明显降低的空气份额可流回到腔室28内。在腔室28被中断区域32完全覆盖前，腔室28到达出口开口58，使得压缩的空气可流出。但随着到达输送器通道14的末端，在叶轮6的腔室28内仍存在压缩的空气，所述压缩的空气在腔室28的径向外边缘上离开腔室28。此残余空气的速度矢量具有径向向外的分量，在叶轮6的旋转方向上的分量以及在向着壳体覆盖件10的方向上的分量。在此，在周向方向上的空气流动的分量基本上等于叶轮6的速度分量。由此可见，由于出口开口62在旋转方向上的所选择的最大尺寸，从腔室28流出的空气不以压力冲击的形式冲向出口开口62的出口边缘63，而是在出口22内流动。

从出口开口62的后方流出的空气也不立即冲向径向壁36上的中断区域34，而是在凹槽38内流动，此处通过到达凹槽68内的空气的涡流至少进行轻微的减压。因此，角度选择为使得在腔室28的整个高度上同时排出的空气流动以及在整个宽度上同时排出的空气流动都不同时到达中断区域边缘70。同时，现有的残余空气的减压路径变更大。因此，可附加地降低压力冲击。

但在出口阀关闭时在出口22的区域内又出现了压力脉冲，如果不附加地构造第二凹槽72则该压力脉冲在入口8之前导致不希望的噪声。由于此第二凹槽72，通过在凹槽72的区域内形成附加的涡流而消除由于出口22关闭而增加的脉冲。径向向外流动的空气附加地获得流出横截面，所述流出横截面保证了消除压力峰值，而在阀打开时不因向入口8的溢流而导致压力损失。

在叶轮6的旋转方向上在入口8前构造有另外的凹槽74，所述凹槽74从中断区域32的上边缘朝入口8的方向延伸。凹槽74在此构造为使其在入口8的方向上和径向向外的深度持续增加，即增加直至等于输送器通道14的深度。凹槽74的宽度在第一区域内首先大致相当于输送器通道14的宽度或输送器叶片24的径向尺寸，其中在入口8前不远处的区域内，凹槽74的径向限界边缘78沿叶轮6的旋转方向径向向内弯折，以便宽度略微减小。凹槽74的延伸长度相当于叶轮6的两个相继的输送器通道24的间距的大致2.5倍。

为提高输送器体积，入口8的直径大于输送器通道14的宽度，其中入口8的内部边缘布置在与输送器通道14的内部边缘相同的半径上，以便覆盖件部分10在入口8处具有比在剩余区域内更大的周长。此外，由中断区域32的截面线与凹槽74一起形成的前边缘76设计为弯曲的，使得叶轮6的输送器叶片24首先在位于径向外部的区域内，然后在位于径向内部的区域内扫掠过凹槽74。在朝向凹槽74的侧上，入口由直壁80限制，所述直壁80与输送器叶片26布置为，使得在壁80和输送器叶片24的指向外的端部之间形成10°至20°的角度。因此，每个输送器叶片24的位于径向外部的部分首先扫掠过入口8。

通过中断区域32导引的、在出口22后保留在腔室28内且被压缩的空气随着到达凹槽74和可供使用的持续增加的空间缓慢地减压，其中在到达入口8时完全减压。每个附加地可供使用的空间从外向内扩宽，即从速度最高且压缩最大的区域开始。

实际的中断区域，即在旋转方向上观察在凹槽72后端和凹槽74的前边缘76的前端之间的间距大致相当于叶轮6的两个输送器叶片24的间距。尤其，在出口阀关闭时可通过此类设计消除导致不希望的噪声的压力峰值，而在阀打开时不导致高输送压力损失。作为替代，在阀关闭时可实现在发出噪声和可达到的压力方面的很好的结果。

因此，所述侧通道鼓风机具有与已知的侧通道鼓风机相比具有明显减少发出噪声的特点。同时达到了高输送率。

但应显见的是在实施例中所描述的侧通道鼓风机的各种修改也是可以的，只要不偏离独立权利要求的保护范围即可。因此，尤其涉及一种带有仅一条侧通道的泵，或可修改地构造入口和出口。

Claims (9)

1.一种侧通道鼓风机，该鼓风机带有：

壳体(2)，所述壳体内构造有基本上切向的出口(22)，

壳体覆盖件(10)，所述壳体覆盖件内构造有轴向入口(8)，

至少一个输送器通道(12、14)，所述至少一个输送器通道(12、14)用于将所述入口(8)与所述出口(22)流体连接，

叶轮(6)，所述叶轮能够由驱动单元(4)驱动、以可旋转的方式支承在所述壳体(2)内且具有与所述至少一个输送器通道(12、14)共同作用的输送器叶片(24)，和

中断区域(30、32、34)，所述中断区域在所述出口(22)与所述入口(8)之间，在所述中断区域内将所述至少一个输送器通道(12、14)沿周向方向中断，

其中，沿所述叶轮(6)的旋转方向在所述出口(22)的后方在所述中断区域(34)的径向限定边界的壁(36)上构造有第一凹槽(68)，

其特征在于，

在所述入口(8)的前方和在所述出口(22)的后方分别在所述中断区域(32、34)内构造有另外的凹槽(72、74)，所述凹槽(72、74)相互间的最小间距相当于两个输送器叶片(26)相互间的间距的0.5至3倍。

2.根据权利要求1所述的侧通道鼓风机，其特征在于，在所述入口(8)的前方和在所述出口(22)的后方的凹槽(72、74)相互间的最小间距相当于两个输送器叶片(26)相互间的间距的1.5倍。

3.根据权利要求1或2所述的侧通道鼓风机，其特征在于，所述第一凹槽(68)在所述中断区域(34)的径向限定边界的壁(36)内沿旋转方向连接有在所述出口(22)的后方的第二凹槽(72)，所述在所述出口(22)的后方的第二凹槽(72)的深度小于所述第一凹槽(68)的深度。

4.根据权利要求3所述的侧通道鼓风机，其特征在于，所述在所述出口(22)的后方的第二凹槽(72)在所述中断区域(34)的径向限定边界的壁(36)内、从中断边缘(70)从壁(36)的高度的一半沿壳体覆盖件(10)的方向向上倾斜地延伸，所述在所述出口(22)的后方的第二凹槽(72)的高度朝所述入口(8)的方向持续降低。

5.根据权利要求1所述的侧通道鼓风机，其特征在于，沿所述叶轮(6)的旋转方向在所述入口(8)的前方在所述中断区域(32)上构造的在所述入口(8)的前方的凹槽(74)与所述入口(8)流体连接，其中，所述在所述入口(8)的前方的凹槽(74)的深度从所述中断区域(32)的朝向所述叶轮(6)的上边缘向着所述入口(8)持续增加。

6.根据权利要求5所述的侧通道鼓风机，其特征在于，在所述入口(8)的前方的凹槽(74)的宽度相当于所述输送器叶片的径向尺寸。

7.根据权利要求5或6所述的侧通道鼓风机，其特征在于，所述在所述入口(8)的前方的凹槽(74)的深度径向向外持续增加直至所述凹槽(74)的限界边缘。

8.根据权利要求7所述的侧通道鼓风机，其特征在于，所述在所述入口(8)的前方的凹槽(74)的所述限界边缘(78)在所述入口(8)的前方具有第一区域和与所述第一区域相连接的第二区域，在所述第一区域内所述在所述入口(8)的前方的凹槽(74)的宽度相当于输送器叶片(26)的径向尺寸，所述第二区域沿所述叶轮(6)的旋转方向径向向内地弯折向所述第一区域。

9.根据权利要求1所述的侧通道鼓风机，其特征在于，该侧通道鼓风机是用于内燃机的次级空气鼓风机。