DE10123916A1 - Hohler Rotor für mechanisch angetriebenen Lader - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hohlen Rotor mit stirnseitig versehenen Lufteintritten für einen mechanisch angetriebenen Lader, insbesondere Rootsgebläse oder Schraubenverdichter, für eine Brennkraftmaschine, wobei zu den stirnseitigen Lufteintritten jeweils Zusatzlufteintritte mit relativ kleinen Durchtrittsquerschnitten vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen hohlen Rotor mit stirnseitig versehenen Lufteintritten für einen mechanisch angetriebenen Lader, insbesondere Rootsgebläse oder Schraubenverdichter, für eine Brennkraftmaschine.

Ein Rotor für einen Schraubenverdichter ist aus der Patentschrift JP 07217563 bekannt. Der Rotor weist an jedem Zahn stirnseitig eine Öffnung zur Druckseite des geförderten Mediums auf, damit der im Zahn des Rotors gebildete Hohlraum einen Resonator bildet. Eine Geräuschreduktion des Schraubenverdichters wird dadurch erreicht, dass der Druckstoß der verdichteten Ladeluft teilweise in den Resonator im Zahn abgebaut wird. Der Resonator wirkt nur bei der Resonanzfrequenz, das heißt nur bei einer bestimmten Drehzahl, die durch die Größe des Hohlraumes festgelegt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem mechanischen Lader für eine Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel ein Rootsgebläse oder einen Schraubenverdichter, eine Maßnahme vorzusehen durch die die Geräuschemission verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen hohlen Rotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Rotor für einen mechanisch angetriebenen Lader, insbesondere Rootsgebläse oder Schraubenverdichter, weist auf seiner der Hochdruckseite zugewandten Stirnseite Lufteintritte auf, die den Druckstoß beim Ausströmen der geförderten Luft aus der Förderkammer zwischen den Rotoren aufnehmen. Dies kann entsprechend auch auf der Niederdruckseite mit einem anderen Dämpferraum ausgeführt werden. Zusätzlich sind neben dem relativ großen Lufteintritt noch kleinere Zusatzlufteintritte vorgesehen, damit der Querschnitt nicht schlagartig freigegeben wird und der Druckstoß in den hohlen Rotor schlägt. Dadurch wird eine starke Dämpfung des Druckstoßes über einen weiten Drehzahlbereich erreicht, weil der hohle Rotor nicht als Resonator, sondern der abgestufte Lufteintrittsquerschnitt als Dämpfer dient. Ein Resonator wirkt nur bei der Resonanzfrequenz, ein Dämpfer jedoch bei jeder Frequenz. Durch die Verwendung des Rotorinnenvolumens als Dämpfervolumen und des Lufteintrittes als Dämpferquerschnitt, ist die Vorrichtung zur Geräuschminimierung platzsparend innerhalb des Laders und gleichzeitig in unmittelbarer Nähe der Geräuschquelle, dem Übertritt vom Fördervolumen zur Druckleitung, untergebracht. Zusätzlich wird durch den Hohlraum die Rotormasse verkleinert, was einer verbesserten Reibung und Maschinendynamik dient.

In den Unteransprüchen sind förderliche Weiterbildungen angegeben. Besonders vorteilhaft sind die Zusatzlufteintritte angeordnet, wenn beim Drehen des Rotors zuerst die Zusatzlufteintritte einen relativ geringen Strömungsquerschnitt freigeben und damit den Druckstoß aus der Förderkammer dämpfen. Bei weiterem Drehen des Rotors wird der gesamte Lufteintritt freigegeben und der Druckstoß kann sich in den hohlen Rotor ausbreiten.

Wenn beim Drehen des Rotors der Hohlraum nicht schlagartig geschlossen wird, sondern analog zum Öffnen langsam geschlossen wird, ist dies ebenfalls vorteilhaft für die Geräuschminimierung. Ein langsames Schließen des Lufteintrittes wird durch Zusatzlufteintritte in Drehrichtung nach dem Lufteintritt erreicht.

Durch diese Anordnung der Zusatzlufteintritte (vor und nach dem Lufteintritt in Drehrichtung des Rotors gesehen) wird die Geräuschentwicklung durch den Druckstoß beim Öffnen der Förderkammer des Laders minimiert, und das Ladergeräusch wird insgesamt harmonischer.

Die Zusatzlufteintritte werden vorteilhafterweise mit einem siebartigen Querschnitt versehen, das heißt, dass die Zusatzlufteintritte auf viele kleine einzelne Löcher verteilt sind. Ein siebartiger Querschnitt ist einfach herzustellen, zum Beispiel durch Bohren von Löchern in die stirnseitige Abschlusswand des Rotors, oder durch Einkleben oder Einpressen einer gelochten Stirnfläche in den Rotor. Die Löcher können gleich groß sein oder verschiedene Durchmesser aufweisen. Ebenfalls kann es von Vorteil sein die Anzahl der Löcher abhängig vom Abstand zum Lufteintritt so festzulegen, dass zum Beispiel mehr Löcher in unmittelbarer Nähe zum Lufteintritt angeordnet sind als in Bereichen, die weiter entfernt liegen. Eine Ausführung der Zusatzlufteintritte als gerade oder gebogene Schlitze ist ebenfalls möglich.

Die Rotoren können außerdem derart ausgeführt sein, dass ein Rotor die Druckseite und der andere Rotor die Saugseite dämpft. Durch Einbringen von Schottwänden im Rotor ist es einfach möglich, mit einem Rotor sowohl auf der Druckseite als auch auf der Saugseite zu dämpfen.

Zusätzlich zu Dämpfervolumina im Rotor ist es möglich Dämpfervolumina im Gehäuse vorzusehen.

Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungs­ beispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schraubenverdichter mit einem hohlen Rotor und stirnseitigen Lufteintritten in den Rotor im Längsschnitt und

Fig. 2 den Rotor eines Schraubenverdichters mit erfindungsgemäßen Lufteintritten und Zusatzlufteintritten

Der Schraubenverdichter 1 gemäß Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 2, einem Rotor 3 und einem weiteren nicht gezeigten Rotor. Beide Rotoren werden vom Antrieb 4 angetrieben, und werden über ein nicht gezeigtes Getriebe in entgegengesetzte Drehrichtung in Drehung versetzt. Die Ladeluft wird an der Saugöffnung 5 angesaugt, mittels des Rotors 3 und des nicht gezeigten Rotors zur Auslassöffnung 6 des Schraubenverdichters 1 gefördert. Von der Auslassöffnung 6 strömt die Luft durch eine nicht gezeigte Ladedruckleitung zur Brennkraftmaschine. Aufgrund des Gegendruckes in der Ladeluftleitung wird die Luft verdichtet. Beim Öffnen einer Förderkammer 7 zur Auslassöffnung 6 entsteht ein Druckstoß aufgrund der unterschiedlichen Drücke in der Förderkammer einerseits und in der Auslassöffnung andererseits. Diese Druckstöße, die bei einem dreizähnigen Rotor dreimal in jeder Umdrehung entstehen, verursachen je nach Bauart sowohl auf der Saugseite als auch auf der Druckseite ein lautes und unangenehmes Geräusch. Zur Verringerung dieses Geräusches ist ein Dämpfervolumen 8 unmittelbar an der Entstehungsstelle des Druckstoßes vorgesehen. Um den Schraubenverdichter 1 durch das Dämpfervolumen 8 nicht zusätzlich zu vergrößern, ist das Dämpfervolumen im Rotor 3 und im nicht gezeigten Rotor jeweils in Hohlräumen in den Rotorzähnen 9, 10, 11 untergebracht. Als zusätzlicher Nebeneffekt sind die hohlen Rotoren leichter und weisen eine bessere Maschinendynamik auf. Der Druckstoß breitet sich über den Überströmkanal 12 in das Dämpfervolumen 8 aus.

In Fig. 2 ist der Rotor 3 als Einzelteil dargestellt. Jeder Zahn 9, 10, 11 des Rotors 3 besitzt an seinem stirnseitigen Ende 13 einen Lufteintritt 14 und Zusatzlufteintritte 15, 16. Der Lufteintritt 14 ist zwischen den Zusatzlufteintritten 15 und 16 angeordnet. Beim Drehen des Rotors 3 werden beim Erreichen des Überströmkanals 12 zuerst die Zusatzlufteintritte 15, danach der Lufteintritt 14 und zuletzt die Zusatzlufteintritte 16 mit dem Überströmkanal verbunden. Weil die Zusatzlufteintritte 15 früh geöffnet werden, jedoch aufgrund ihres siebartigen Querschnittes nur einen geringen Querschnitt zum Dämpfervolumen 8 freigeben, wird der Druckstoß aus dem eigentlichen Lader in den Zusatzlufteintritten gedämpft. Da bei normaler Drehzahl des Schraubenverdichters 1 unmittelbar nach dem Öffnen der Zusatzlufteintritte 15 der Lufteintritt 14 freigegeben wird, breitet sich ein Teil der Druckwelle in das Dämpfervolumen 8 aus, womit eine Geräuschverminderung erreicht wird. Um ebenfalls ein geräuscharmes Schließen des Dämpfervolumens 8 zu erreichen, sind im Anschluss an den Lufteintritt 14 noch die Zusatzlufteintritte 16 angeordnet. Die Zusatzlufteintritte 15, 16 sind als einfache, kreisrunde Löcher im stirnseitigen Ende 13 des Rotors ausgebildet. Die Löcher der Zusatzlufteintritte 15, 16 sind in der Fig. 2 gleich groß ausgebildet, können aber auch verschieden große Durchmesser aufweisen (nicht dargestellt).

Dadurch dass jeder Zahn 9, 10, 11 des Rotors 3 mit einem Dämpfervolumen 8 und an seinem stirnseitigen Ende 13 mit Lufteintritten 14 und Zusatzlufteintritten 15, 15 versehen ist, und die gleiche Anordnung beim zweiten, nicht gezeigten Rotor des Schraubenverdichters 1 ebenfalls vorgesehen ist, wird insgesamt ein Dämpfervolumen erreicht, das ungefähr in der Größenordnung des Fördervolumens des Schraubenverdichters liegt. Damit wird die gewünschte Geräuschdämpfung erreicht.

Claims (4)

1. Hohler Rotor mit stirnseitig versehenen Lufteintritten für einen mechanisch angetriebenen Lader, insbesondere Rootsgebläse oder Schraubenverdichter, für eine Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass zu den stirnseitigen Lufteintritten (14) jeweils Zusatzlufteintritte (15, 16) mit relativ kleinen Durchtrittsquerschnitten vorgesehen sind.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzlufteintritte (15) in Drehrichtung des Rotors (3) gesehen vor den Lufteintritten (14) angeordnet sind.

3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Zusatzlufteintritte (16) in Drehrichtung des Rotors (3) gesehen nach den Lufteintritten (14) angeordnet sind.

4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzlufteintritte (15, 16) einen siebartigen Querschnitt aufweisen.