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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kraftstoffpumppen-Flügelräder. Im
Speziellen bezieht sie sich auf ein ringförmiges Flügelrad für den Gebrauch in einer Kraftstoffpumpe.
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Selbstansaugende,
regenerative Kraftstoffpumpen werden schon seit Jahren in Kraftstoffversorgungsanwendungen
bei Fahrzeugen genutzt. Konventionelle Kraftstoffpumpen für Fahrzeuge
haben normalerweise ein pumpendes Drehelement, wie z.B. ein Flügelrad,
welches in einem Pumpengehäuse
eingeschlossen ist. Typische Flügelräder haben
eine Anzahl an Flügeln
und Rippen, die um die Peripherie einer zentralen Nabe gebildet
werden. Die Umdrehung des Flügelrads
zieht Kraftstoff in einen Pumpraum, der innerhalb des Pumpengehäuses liegt.
Durch die Pumpwirkung des Flügelrads
verlässt
der Kraftstoff das Kraftstoffpumpengehäuse mit Hochdruck. Selbstansaugende
Kraftstoffpumpen werden allgemein in den Automobilanwendungen genutzt,
weil sie einen konstanteren Entladungsdruck als andere Pumpen produzieren.
Sie kosten gewöhnlich auch
weniger und erzeugen weniger hörbare
Geräusche
während
des Betriebs als andere bekannte Pumpen. Pumpen-Leistungsfähigkeit und -geräusche sind
zwei Eigenschaften, die als wichtig gelten, wenn man ein Kraftstoffpumpen-Flügelrad entwirft.
Versetzte Flügelräder wurden
genutzt, um geringere Druckpulsation und -geräusche zu ermöglichen,
auf Kosten der Leistungsfähigkeit
der Pumpe. Versetzte Flügelräder verwenden eine
erste Flügelreihe
auf der Abdeckungsseite des Flügelrades
und eine zweite Flügelreihe
auf der Karosserieseite des Flügelrads.
Die erste Flügelreihe
ist in Relation zur zweiten Flügelreihe
versetzt. Trenn- oder Verbindungswände können zwischen den versetzten
Flügeln
verwendet werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein leistunstarkes und dennoch
geräuscharmes
Flügelrad zur
Verfügung
zu stellen. Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Flügelrad
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Entsprechend
einer Ausführungsvariante
der Erfindung, umfasst ein Flügelrad
eine zentrale Nabe, erste Flügel,
zweite Flügel,
Trennwände
und Rippen. Die ersten Flügel
erstrecken sich radial von der zentralen Nabe in einer ersten Reihe.
Die zweiten Flügel
erstrecken sich radial von der zentralen Nabe in einer zweiten Reihe,
die daneben in Position gebracht wird und versetzt zur ersten Reihe
angeordnet ist. Jeder Flügel
der ersten Reihe wird mit einem Flügel der zweiten Reihe verbunden,
um Flügelpaare
zu bilden. Eine Trennwand ist jeweils zwischen den Flügeln eines
Flügelpaares
positioniert. Die Anzahl der Rippen erstreckt sich radial von der
zentralen Nabe um den Umkreis der Nabe. Die Rippen werden zwischen
jedem Flügelpaar
in einer Linie mit den Trennwänden
positioniert und weisen eine gewisse Rippenstärke auf. Jede der Trennwände hat eine
Bodenstärke,
die der Rippenstärke
entspricht. Ein ringförmiges
Flügelrad
kann außerdem
einen äußeren Ring
umfassen, der mit der ersten und zweiten Flügelreihe verbunden ist. Eine
selbstansaugende Kraftstoffpumpe dieser Ausführungsvariante schließt das oben
beschriebene Flügelrad,
ein Pumpengehäuse
mit einem Eingang und einem Anschluss, einen Motor und eine Welle,
die den Motor mit dem Flügelrad
verbindet, um das Flügelrad
anzutreiben, welches den Kraftstoff vom Eingang zum Anschluss des
Gehäuses
pumpt, mit ein.
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In
einer anderen Ausführungsvariante
umfasst das Flügelrad
die zentrale Nabe, erste Flügel,
zweite Flügel
und Trennwände.
Die ersten Flügel
erstrecken sich radial von der zentralen Nabe in einer ersten Reihe. Die
zweiten Flügel
erstrecken sich radial von der zentralen Nabe in einer zweiten Reihe,
die daneben in Position gebracht wird und versetzt zur ersten Reihe
angeordnet ist. Jeder Flügel
der ersten Reihe wird mit einem Flügel der zweiten Reihe verbunden,
um Flügelpaare
zu bilden, wobei jedes Flügelpaar
eine erste Flügelreihe und
eine zweite Flügelreihe
hat. Eine Trennwand ist zwischen jeder ersten und zweiten Flügelreihe
innerhalb des Flügelpaares
positioniert. Und jede Trennwand hat eine Vorderkante und einen
hinteren Rand. Ein erster Bereich mit verringerter Materialstärke ist
an der Vorderkante jeder Trennwand dort zur Verfügung gestellt, wo die erste
Flügelreihe
auf die Trennwand trifft. Ein zweiter Bereich mit verringerter Materialstärke wird
auf dem hinteren Rand jeder Trennwand zur Verfügung gestellt, wo die zweite
Flügelreihe
auf die Trennwand trifft. Ein ringförmiges Flügelrad umfasst außerdem einen äußeren Ring,
der mit der ersten und zweiten Flügelreihe verbunden ist. Eine
selbstansaugende Kraftstoffpumpe entsprechend dieser Ausführungsvariante
schließt
ein oben beschriebenes Flügelrad,
ein Pumpengehäuse
mit einem Eingang und einem Anschluss, einen Motor und eine Welle,
die den Motor mit dem Flügelrad
verbindet, um das Flügelrad
anzutreiben, welches den Kraftstoff vom Eingang zum Anschluss des
Gehäuses
pumpt, mit ein.
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In
einer weiteren Ausführungsvariante
umfasst das Flügelrad
die zentrale Nabe, erste Flügel,
zweite Flügel
und Trennwände.
Die ersten Flügel
erstrecken sich von der zentralen Nabe in einer ersten Reihe radial nach
außen.
Die zweiten Flügel
erstrecken sich von der zentralen Nabe in einer zweiten Reihe radial
nach außen
und sind neben und versetzt zur ersten Reihe positioniert. Jeder
Flügel
der ersten Reihe ist mit einem Flügel der zweiten Reihe verbunden
um eine Anzahl Flügelpaare
zu bilden. Eine Trennwand ist jeweils zwischen den Flügeln eines
Flügelpaares
positioniert. Die Flügel
in der ersten Flügelreihe
haben ungleichmäßige Abstände in einem
sich nicht wiederholenden Muster und die Flügel in der zweiten Flügelreihe
liegen in gleichmäßigem Abstand
zwischen den Flügeln
der ersten Flügelreihe.
Das ringförmige
Flügelrad
umfasst außerdem einen äußeren Ring,
der mit der ersten und zweiten Flügelreihe verbunden ist. Eine
selbstansaugende Kraftstoffpumpe entsprechend dieser Ausführungsvariante
schließt
ein oben beschriebenes Flügelrad,
ein Pumpengehäuse
mit einem Eingang und einem Anschluss, einen Motor und eine Welle,
die den Motor mit dem Flügelrad
verbindet, um das Flügelrad
anzutreiben, welches den Kraftstoff vom Eingang zum Anschluss des
Gehäuses
pumpt, mit ein.
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In
einer weiteren Ausführungsvariante
umfasst das Flügelrad
die zentrale Nabe, erste Flügel,
zweite Flügel
und Trennwände.
Die ersten Flügel
erstrecken sich radial von der zentralen Nabe in einer ersten Reihe. Die
zweite Flügel
erstrecken sich radial von der zentralen Nabe in einer zweiten Reihe
und sind neben und versetzt zur ersten Reihe positioniert. Jeder
Flügel
der ersten Reihe ist mit einem Flügel der zweiten Reihe verbunden
um eine Anzahl Flügelpaare
zu bilden. Eine Trennwand ist jeweils zwischen den Flügeln eines
Flügelpaares
positioniert. Die Flügel
in der ersten Reihe haben ungleichmäßige Abstände, wobei die Abstände der
Flügel
etwa 70% bis 140% betragen, bezogen auf einen gleichmäßigen Abstand,
wobei der gleichmäßige Abstand
dann entstehen würde,
wenn man die Flügel
in gleichmäßigem Abstand
um die zentrale Nabe herum verteilen würde. Das ringförmige Flügelrad umfasst
außerdem
einen äußeren Ring,
der mit der ersten und zweiten Flügelreihe verbunden ist. Eine
selbstansaugende Kraftstoffpumpe entsprechend dieser Ausführungsvariante
schließt
ein oben beschriebenes Flügelrad,
ein Pumpengehäuse
mit einem Eingang und einem Anschluss, einen Motor und eine Welle,
die den Motor mit dem Flügelrad
verbindet, um das Flügelrad
anzutreiben, welches den Kraftstoff vom Eingang zum Anschluss des
Gehäuses
pumpt, mit ein.
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In
einer weiteren Ausführungsvariante
umfasst das Flügelrad
die zentrale Nabe, erste Flügel,
zweite Flügel
und Trennwände.
Die ersten Flügel
erstrecken sich von der zentralen Nabe in einer ersten Reihe radial nach
außen.
Die zweiten Flügel
erstrecken sich von der zentralen Nabe radial nach außen, in
einer zweiten Reihe und sind neben und versetzt zur ersten Reihe
positioniert. Jeder Flügel
der ersten Reihe ist mit einem Flügel der zweiten Reihe verbunden
um Flügelpaare
zu bilden, wobei die Flügel
in jedem Flügelpaar
die gleiche Höhe
aufweisen. Eine Trennwand ist jeweils zwischen den Flügeln eines
Flügelpaares
positioniert. Einige Flügel
in der ersten Reihe haben eine erste Höhe und einige Flügel in der
ersten Reihe, eine zweite Höhe,
die geringer ist, als die erste Höhe. Das ringförmige Flügelrad umfasst
außerdem
einen äußeren Ring,
der mit der ersten und zweiten Flügelreihe verbunden ist. Eine
selbstansaugende Kraftstoffpumpe entsprechend dieser Ausführungsvariante
schließt
ein oben beschriebenes Flügelrad,
ein Pumpengehäuse
mit einem Eingang und einem Anschluss, einen Motor und eine Welle,
die den Motor mit dem Flügelrad
verbindet, um das Flügelrad anzutreiben,
welches den Kraftstoff vom Eingang zum Anschluss des Gehäuses pumpt,
mit ein.
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Es
zeigen:
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1: einen Querschnitt einer
erneuerbaren Kraftstoffpumpe gemäß dem Stand
der Technik.;
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2: eine Schnittansicht gemäß einer
ersten Ausführungsvariante
der Abdeckungsseite eines ringförmigen
Flügelrads
gemäß der Erfindung;
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3: einen Grundriss der Abdeckungsseite
des ringförmigen
Flügelrads gemäß 2;
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4: einen Querschnitt des
ringförmigen
Flügelrads
entlang der in 3 eingezeichneten
Linie 4-4;
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5 einen Grundriss der Karosserieseite
des ringförmigen
Flügelrads
gemäß 2;
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6: einen Querschnitt des
ringförmigen
Flügelrads
aus 5 entlang der in 5 eingezeichneten Linie
6-6;
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7: einen Querschnitt des
ringförmigen
Flügelrads
aus 5 entlang der in 5 eingezeichneten Linie
7-7;
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8: einen vergrößerten Ausschnitt
aus 7, der den umkreisen
Bereich 8-8 aus 7 darstellt;
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9: einen Grundriss der Abdeckungsseite
einer Ausführungsvariante
eines ringförmigen
Flügelrads,
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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10: einen Grundriss der
Karosserieseite des ringförmigen
Flügelrads
aus 9; und
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11: einen Ausschnitt einer
alternativen Ausführungsvariante
der Abdeckungsseite eines ringförmigen
Flügelrads
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1 zeigt eine selbstansaugende
Kraftstoffpumpe 10 nach dem Stand der Technik. Die Kraftstoffpumpe 10 wird
von einem Kraftstoffpumpengehäuse 12 umgeben,
mit einem Gehäuseeingang 14 und
einem Gehäuseanschluss 16,
um Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (nicht dargestellt) in die
Kraft stoffpumpe 10 und aus der Kraftstoffpumpe 10 zum
Motor eines Fahrzeuges (nicht dargestellt) zu pumpen. Im Gehäuse 12 ist
ein Motor 18, ein Flügelrad 20 und
eine Welle 22 untergebracht, die den Motor 18 und
das Flügelrad 20 miteinander
verbindet, um das Flügelrad 20 anzutreiben.
Bei dem Motor handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromotor,
aber auch andere Motorenarten können
genutzt werden. Die Welle 22 ist in einem Lager 24 gelagert. Das
Flügelrad 20 befindet
sich zwischen einem Pumpengehäuse 26 und
einer Pumpenabdeckung 28. Die Eingangsseite des Flügelrads 20 ist
die Abdeckungsseite 30, und die Ausgangsseite des Flügelrads 20 ist
die Karosserieseite 32. Die Pumpenabdeckung 28 hat
einen Strömungskanal 34 (auf
der Abdeckungsseite) um den Kraftstoff vom Gehäuseeingang 14 aufzunehmen.
Das Pumpengehäuse 26 hat
einen Strömungskanal 36 (auf der
Karosserieseite) um den Kraftstoff vom Flügelrad 20 aufzunehmen.
Der Kraftstoff wird vom Flügelrad 20 aus
einem Kraftstofftank (nicht dargestellt) oder einer anderen Quelle
in den Gehäuseeingang 14 angesaugt. Der
Kraftstoff verlässt
das Flügelrad 20 durch
das Gehäuse 12 und
fließt
um den Motor 18 herum, um diesen abzukühlen, bevor er durch den Gehäuseanschluss 16 unter
Hochdruck entladen wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wird ein verbessertes Flügelrad 20 zum Betrieb
einer selbstansaugenden Kraftstoffpumpe 10, wie in 1 dargestellt, zur Verfügung gestellt.
Eine Ausführungsvariante
des Flügelrads 20 wird
in den 2-9 dargestellt. Das Flügelrad 20 weist eine
Anzahl Flügel
auf, die sich radial nach außen
von einer zentralen Nabe 38 erstrecken und an einem äußeren Ring 40 enden.
Die Flügel
sind in regelmäßigen Abständen um
den ganzen Umkreis der zentralen Nabe 38 verteilt angeordnet.
Die zentrale Nabe 38 ist eine ringförmige Scheibe, die eine Wellenöffnung 42 hat,
durch welche die Welle 22 (dargestellt in 1) läuft,
um das Flügelrad 20 um
die Wellenöffnung 22 herum
zu drehen. Das Flügelrad 20 beinhaltet Druckregellöcher 44,
welche axial durch das Flügelrad 20 verlaufen.
Die Druckregellöcher 44 werden
benötigt, um
das Flügelrad 20 innerhalb des
Kraftstoffgehäuses 12 gegen
die Strömung
des Kraftstoff in den Gehäuseeingang 14 zu
zentrieren und auszubalancieren.
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In
den 3-8 werden die Abdeckungsseite 30 und
die Karosserieseite 32 dargestellt. Die Abdeckungsseite 30,
dargestellt in 3, liegt
gegenüber
der Pumpenabdeckung 28 und die Karosserieseite 32, dargestellt
in 5, liegt gegenüber dem
Pumpengehäuse 26.
Das Flügelrad 20 beinhaltet
zwei Flügelreihen 48,
welche sich radial von der Umfangsfläche 46 der Nabe 38 nach
außen
erstrecken, am deutlichsten dargestellt in den 6 und 7.
Eine erste Flügelreihe 50 wird
auf der Abdeckungsseite 30 des Flügelrads 20 positioniert
und eine zweite Flügelreihe 52 ist
angrenzend an die erste Flügelreihe 50 positioniert,
aber auf der Karosserieseite 32 des Flügelrads 20. In einer
bevorzugten Ausführungsvariante
haben die beiden Flügelreihen 50 und 52 eine
kombinierte Breite, die sich über
die gesamte Breite W1, der Umfangsfläche der zentralen Nabe 46 erstreckt.
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Die
zweite Flügelreihe 52 ist
im Verhältnis
zur ersten Flügelreihe 50 abgestuft
ausgeführt.
Der Versatz wird genutzt, um eine gewünschte Geräuscheigenschaft zu erzielen.
Die Flügel 48 haben
vorzugsweise eine winkelige Anordnung, so dass sich die erste Flügelreihe 50 von
der Abdeckungsseite 30 schräg, in einem Winkel α, der nicht
90 Grad beträgt,
erstreckt, dargestellt in den 6 und 7. Die zweite Flügelreihe 52 erstreckt sich
dann von der Karosserieseite 32 in einem entsprechenden
Winkel α,
der nicht 90 Grad beträgt.
Wie in den 6 und 7 gezeigt wird, ist der Winkel α (in Rotationsrichtung
R) kleiner als 90 Grad. In einer bevorzugten Ausführungsvariante
beträgt
der Winkel α etwa
66 Grad ± 2
Grad. Die Kombination der ersten und zweiten Flügelreihe 50, 52 bilden
ein Zickzackmuster aus. Die erste Flügelreihe 50 ist in
ungleichmäßigen Abständen über die
Peripherie der zentralen Nabe 38 verteilt. Die Flügel 48 können auch
in einem sich nicht wiederholenden Muster verteilt werden. Die zweite
Flügelreihe 52 ist
in einem Verhältnis
zu den Flügeln 48 der
ersten Flügelreihe 50 ausgeführt und kann
ebenfalls in einem sich nicht wiederholenden Muster ungleichmäßig verteilt werden.
Die Anzahl der Flügel 48 in
der ersten und zweiten Flügelreihe 50, 52 ist
vorzugsweise gleich und ist eine Primzahl an Flügeln. Zum Beispiel können 37,
43 oder 47 Flügel,
neben anderen Primzahlen, in jeder Reihe zur Verfügung gestellt
werden. Die Anzahl der Flügel 48 ist
zum Teil abhängig
von der Größe der zentralen Nabe 38.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante
haben die Flügel
in der ersten Flügelreihe 50 ungleichmäßige Abstände, wobei
die Abstände
der Flügel
zwischen etwa 70% bis 140% betragen, entsprechend einem gleichmäßigen Abstand,
wobei der gleichmäßige Abstand
auftreten würde,
wenn man die Flügel
in gleichmäßigem Abstand
um die zentrale Nabe 38 herum plazieren würde.
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In
einer anderen Ausführungsvariante
beträgt
der Abstand zwischen 70% und 130% eines gleichmäßigen Abstands. Es können auch
andere Abstände
gewählt
werden, sofern sie zufällige,
ungleiche Abstände und
ein ausbalanciertes Flügelrad 20 liefern.
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Bei
der Festlegung des Abstands der Flügel
48, ist es zuerst
notwendig den gleichmäßigen Abstand festzustellen,
der errechnet werden kann, indem die Anzahl der Flügel durch
360 Grad geteilt wird:
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Das
Ergebnis der oben genannten Berechnung wird mit der gewünschten
Strecke, wie z.B. 70% bis 130%, multipliziert.
untere Spanne
der Abstände
= gleichmäßiger Abstand × 70%
obere
Spanne der Abstände
= gleichmäßiger Abstand × 130%
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Der
Abstand der Flügel
in der ersten Flügelreihe 50 wird
dann dem Zufall nach festgelegt, immer die untere und obere Spanne
der Abstände,
die oben berechnet wurden, berücksichtigend.
Bei der Festlegung der Abstände
wird auch auf eine ausbalancierte Verteilung der Flügel 48 um
die zentrale Nabe 38 Wert gelegt.
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Der
Abstand für
die zweite Flügelreihe 52 kann
mit den oben beschriebenen Formeln festgelegt werden, so lange die
zweite Flügelreihe 52 im
Verhältnis
zur ersten Flügelreihe 50 versetzt
ausgeführt
wird und die Verteilung der Flügel
um die zentrale Nabe 38 ausgeglichen bleibt. In einer anderen
bevorzugten Ausführungsvariante
werden die Flügel 48 in
der zweiten Flügelreihe 52 genau
zwischen den Flügeln 48 der
ersten Flügelreihe 50 plaziert.
Indem man die Flügel 48 in
der zweiten Flügelreihe 52 auf
halbem Weg zwischen den Flügeln 48 der
ersten Flügelreihe 50 positioniert,
haben die Flügel
der zweiten Flügelreihe 52 einen
ungleichmäßigen Abstand.
Zusätzlich,
wenn die Flügel
in der ersten Flügelreihe 50 in
einem sich nicht wiederholenden Muster positioniert werden, werden
die Flügel
in der zweiten Flügelreihe 52 ebenso
in einem sich nicht wiederholenden Muster plaziert, wenn man einen
mittleren Abstand nutzt. Wie in 7 gezeigt
wird, ist jeder zweite Flügel
der zweiten Flügelreihe 52 vorzugsweise
auf halbem Weg zwischen der Austrittskante der ersten Flügelreihe 54 und
der Eintrittskante der ersten Flügelreihe 56 plaziert.
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Jeder
Flügel 48 in
der ersten Flügelreihe 50 wird
mit einem Flügel 48 in
der zweiten Flügelreihe
verbunden, um Flügelpaare 60 zu
bilden. Es wird bevorzugt, dass jeder Flügel 48 in der ersten
Flügelreihe 50 mit einem
Flügel 48 in
der zweiten Flügelreihe 52 verbunden
wird, welcher neben und hinter dem Flügel in der ersten Flügelreihe 50 liegt.
Eine Trennwand 62 verbindet jedes Flügelpaar 60. In einer
bevorzugten Ausführungsvariante
haben alle Flügelpaare 60 und
Trennwände 62 die
gleiche Höhe
H1, welche sich bis zum äußeren Ring
des Flügelrads 40 erstreckt
und sich mit ihm verbindet. In einer alternativen Ausführungsvariante
können
die Flügelpaare 60 und
die Trennwände 62 eine
Höhe H2
haben, die kürzer
als der Abstand von der Umfangsfläche 46 der zentralen
Nabe 38 zum äußeren Ring 40 ist,
wie weiter unten im Detail erläutert
wird.
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Jeder
Flügel 48 in
der ersten Flügelreihe 50 hat
eine abgeschrägte
oder gebogene Oberfläche 64 auf der
Austrittskante 54 auf der Abdeckungsseite 30 der
Flügel 48.
In einer Ausführungsvariante
beträgt
der Winkel der gebogenen oder abgeschrägten Oberfläche 64 etwa 25 Grad ± 2 Gradbezogen
auf die zur Rotationsrichtung R. Jeder Flügel 48 der zweiten
Flügelreihe 52 hat
eine abgeschrägte
oder gebogene Oberfläche 66 an
der Austrittskante 68 auf der Karosserieseite 32 der
Flügel 48.
In einer Ausführungsvariante
beträgt
der Winkel der gebogenen oder abgeschrägten Oberfläche 66 auf jedem Flügel 48 der
zweiten Flügelreihe 52 etwa 23 ± 2 Grad,
im Bezug auf die zur Rotationsrichtung R des Flügelrads 20. Der Winkel
der Abschrägung
für die ersten
und zweiten Flügelreihe
kann derselbe oder für
jede Flügelreihe
unterschiedlich sein.
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Die
Flügel 48 der
ersten und zweiten Flügelreihe 50, 52 haben
vorzugsweise ein ähnliches
Profil. Wie in den 3 und 5 gezeigt wird, haben die
Flügel 48 ein
Bodenteil 70, das sich in einem Winkel von ungefähr 90 Grad,
im Verhältnis
zur Umfangsfläche 46 der
zentralen Nabe 38 erstreckt. Ungefähr in halber Höhe H1 der Flügel 48,
neigen sich die Flügel 48 nach
vorne, um eine im Allgemeinen konvexe Form in Rotationsrichtung R
des Flügelrads 20 zu
bilden. Die dargestellte Form ähnelt
einer Tragflächenform.
Andere Formen können auch
verwendet werden.
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Eine
Mittelrippe 72 erstreckt sich von der zentralen Nabe 38 radial
nach außen,
zwischen jedem der angrenzenden Flügelpaare 60, wie in
den 3 und 4 gezeigt wird. Die Mittelrippe 72 hat
eine Höhe
H3, die kleiner ist, als die Höhe
der angrenzenden Flügel 48 und
der Trennwände 62.
Die Länge
L jeder Mittelrippe 72 entspricht der Länge einer sich axial zwischen
zwei Flü gelpaaren 60 erstreckenden
Flügelnut 74.
Der Gebrauch einer Mittelrippe 72 hilft, Geräusche zu
verringern und die Leistungsfähigkeit
des Flügelrads
zu erhöhen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsvariante
hat die Mittelrippe 72 einen Querschnitt, der v-förmig, oder zumindest
annähernd
v-förmig
ist. Die Mittelrippe 72 kann alternativ die Form eines
1/4 Kreises oder eine Keilform haben.
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Auch
andere Formen sind möglich.
Die Trennwände 62 stellen
eine Verlängerung
der Mittelrippe 72 dar, so dass die Kombination der Mittelrippe 72 und
der Trennwände 62 eine
durchgehende Wand um die Mittellinie der zentralen Nabe 38 bilden.
Wie in 8 gut gezeigt,
umfassen die Vorderkante der Trennwand 76 und der hintere
Rand 78 der Trennwand 62 je einen Bereich 80,
in dem Material von den Rändern 76, 78 entfernt
ist, um die Schärfe
der Ecke zwischen den Flügeln 48 und
der Trennwände 62 zu
entschärft.
Der Abrunden der Ecken hilft, die Wahrscheinlichkeit von Problemen
durch Hohlraumbildung zu verringern. Im Speziellen kann der ausgesparte
Bereich 80 der Trennwand 62 ein gerundeter Rand,
eine Abschrägung
oder eine Kerbe, oder ähnlicher
sein. Die Länge
des ausgesparten Bereichs 80, der entfernt wird, kann sich
von der Oberseite der Trennwand 62 auf die Oberseite der
Mittelrippe 72 erstrecken oder kann den Abstand der Oberseite
der Trennwand 62 zur Oberseite der Mittelrippe 72 erweitern.
Die Breite W2 des entfernten Materials, entspricht vorzugsweise
der Hälfte
der Breite der Trennwand 62, obgleich auch andere Breiten
wünschenswert
sein können.
In einer Ausführungsvariante
ist die Abschrägung
an der Vorderkante 76 der Trennwand 62 schräg in einem
Winkel β von
45 ± 0.5
Grad, in Bezug auf die Rotationsrichtung R und die Abschrägung am
hinteren Rand 78 der Trennwand 62 schräg in einem
Winkel θ von
45 ± 0.5
Grad, in Bezug auf die Rotationsrichtung R ausgeführt. Die
Winkel β und θ können gleich
oder unterschiedlich sein.
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Ein
Beispiel eines Flügelrads
20,
das
43 Schaufeln in jeder Reihe hat, die ungleichmäßig angeordnet sind
und sich nicht wiederholende Abstände aufweisen, ist in den
9 und
10 dargestellt.
9 zeigt die Abstände für die erste Flügelreihe
50 auf
der Abdeckungsseite
30 und
10 die
Abstände
für die
zweite Flügelreihe
52 auf
der Karosserieseite
32 des gleichen Flügelrads
20. Wird der
Abstand festgelegt, wird eine 70%- bis 140%-Strecke entsprechend
den folgenden Berechnungen verwendet:
untere
Spanne der Abstände
= gleichmäßiger Abstand × 70% =
8,4 Grad × 70%
= 5,9 Grad
obere Spanne der Abstände = gleichmäßiger Abstand × 130% =
8,4 Grad × 140%
= 11,6 Grad
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Folglich
wird in einer Ausführungsvariante,
die 43 Flügel
in der ersten und zweiten Flügelreihe 50, 52 aufweist,
die einen ungleichen Abstand von 70% bis 140% des gleichmäßigen Abstandes
aufweisen, ein Abstand von 5.9 Grad bis zu 11.6 Grad bevorzugt.
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11 zeigt eine alternative
Ausführungsvariante
des ringförmigen
Flügelrads 90 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das ringförmige
Flügelrad 90 nutzt
den gleichen Abstand wie oben, aber verwendet auch verkürzte Flügel 92 in
Verbindung mit Flügeln
voller Länge 94.
Die Flügel
voller Länge 94,
wie die oben in den 1-10 beschriebenen, erstrecken
sich von der äußeren Peripherie
der zentralen Nabe 38 zum äußeren Ring 40, aber
berühren
den äußeren Ring 40 des
Flügelrads 90 nicht.
In einer Ausführungsvariante
weisen die verkürzten
Flügel 92 eine
Länge auf,
die ungefähr
2/3 der Höhe
H1 der Flügel
voller Länge 94 entspricht.
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Die
verkürzten
Flügel 92 werden
vorzugsweise zufällig
zwischen den Flügeln
voller Länge 94 platziert, einzeln
oder in Gruppen. Wie in 11 gezeigt,
sind einige der Flügelpaare 60 einzelne
verkürzte
Flügel 92, während einige
der Flügelpaare 60 zwei
Flügelpaare 60 umfassen,
die nebeneinander inner halb der Reihe positioniert sind. Die Flügelpaare 60 und
die entsprechenden Trennwände 62 haben
vorzugsweise die gleiche Höhe.
Demnach hat die zweite Flügelreihe 52 und
die entsprechende Trennwand 62 innerhalb eines Flügelpaares
auch die volle Länge,
wenn das erste Flügelpaar 60 die
volle Länge
aufweist. Wo die erste Flügelreihe 50 verkürzt ist,
sind die zweite Flügelreihe 52 und
die Trennwand 62 innerhalb des Flügelpaares 60 ebenfalls verkürzt. In
einer bevorzugten Ausführungsvariante,
wie in 11 gezeigt, haben
alle verkürzten
Flügel 92 die gleiche
Höhe H2,
obwohl auch andere Ausführungsvarianten
möglich
sind, bei denen die verkürzten
Flügel 92 unterschiedliche
Höhen haben.
Die Form der verkürzten
Flügel 92 ist
vorzugsweise ähnlich
gleich der Form der Flügel
voller Länge 94.
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Das
Flügelrad 20, 90 wird
vorzugsweise aus einem Kunststoff in einem Spritzgußprozess
geformt. Materialtypen, die verwendet werden können, umfassen, neben anderen
Materialien, Phenolharze oder PPS (thermoplastisch). Das Material
kann in eine Form auf der Abdeckungsseite 30 des Flügelrads 20, 90 eingespritzt
werden. Ein Materialrecyclingcode kann in einer Aussparung 96 zur
Verfügung
gestellt werden, die auf dem Flügelrad 20, 90,
sowie auf der Karosserieseite 32 des Flügelrads 20, 90 gebildet
werden kann, wie in 5 dargestellt.
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Während die
oben genannten Ausführungsbeispiele
im Kontext eines ringförmigen
Flügelrads 20, 90 erläutert werden,
können
sie auch in einem nicht ringförmigen
Flügelrad 20, 90 verwendet
werden.
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Während verschiedene
Merkmale der vorliegende Erfindung oben dargestellt werden, wird
darauf hingewiesen, dass die Merkmale einzeln oder in jeder möglicher
Kombination genutzt werden können.
Folglich soll die vorliegende Erfindung nicht nur auf die spezifischen
Ausführungsvarianten
begrenzt sein, die hier bildlich dargestellt werden.
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Weiterhin
sollte es verstanden werden, dass Fachleute Veränderungen und Modifikationen
vornehmen können,
welche die vorliegende Erfindung betreffen. Die Ausführungsvarianten,
die hierin beschrieben werden, sind beispielhaft für die vorliegende
Erfindung.
