-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regenerativpumpe.
-
Die
Regenerativpumpe ist eine Pumpe, in der eine Vielzahl an Flügeln in
einem ringförmigen Fluidkanal
angetrieben wird, um ein Fluid, dass in den Fluidkanal zugeführt wird,
mit kinetischer Energie zu versehen. Die Regenerativpumpe wird beispielsweise
verwendet, um Luft an Abgase zuzuführen, die von einem Verbrennungsmotor
ausgestoßen werden,
um Emissionen zu verringern, die in dem Abgas enthalten sind.
-
Eine
Bauart der Regenerativpumpe ist beispielsweise in der japanischen
ungeprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 7-119686 oder 8 beschrieben.
Die Regenerativpumpe dieser Bauart wird unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. In 8 hat eine Flügelpassierzonen-Schnittfläche eines
Fluidkanals der Regenerativpumpe 100 eine halbrunde Form
und eine Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche des
Fluidkanals hat ebenfalls eine halbrunde Form. Hierbei ist die Flügelpassierzonen-Schnittfläche als
ein Abschnitt eines Schnitts des Fluidkanals definiert, durch den
die Flügel 101 hindurchführen. Hierbei
ist der Schnitt des Fluidkanals senkrecht zur Strömungsrichtung
eines Hauptstroms des Fluids in dem Fluidkanal. Des weiteren ist
die Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche als
ein Abschnitt des Schnitts des Fluidkanals definiert, durch den
die Flügel 101 nicht
hindurchführen.
Eine Regenerativpumpe einer anderen Bauart wird beispielsweise in
der japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 7-119686 oder 9 vorgetragen.
Diese Bauart der Regenerativpumpe wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. In 9 hat die Flügelpassierzonen-Schnittfläche der
Regenerativpumpe 100 eine im allgemeinen Viertelkreisform
und die Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche der
Regenerativpumpe 100 hat eine Form, die einen halbrunden
Abschnitt und einen linearen Abschnitt beinhaltet. Der lineare Abschnitt
erstreckt sich von einem Ende zum halbrunden Abschnitt.
-
Bezug
nehmend auf die 10 und 11, die jeweils Abschnittsvergrößerungen
der 8 und 9 darstellen, nimmt das Fluid,
dass in die Regenerativpumpe 100 zugeführt wird, kinetische Energie
von den Flügeln 101 auf.
Folglich bewegt sich das Fluid sequentiell von einer zur nächsten Aussparung,
die jeweils zwischen entsprechenden benachbarten Flügeln 101 definiert
sind, während
sich das Fluid wirbelförmig
zwischen einer Flügelpassierzone
und einer Flügelnichtpassierzone
bewegt. Hierbei ist die Flügelpassierzone
als ein Abschnitt des Fluidkanals definiert, durch den die Flügel 101 hindurchführen. Außerdem ist
die Flügelnichtpassierzone
als ein Abschnitt des Fluidkanals definiert, durch den die Flügel 101 nicht
hindurchführen.
-
Die
Strömung
des Kühlmittels,
welches zwischen der Flügelpassierzone
und der Flügelnichtpassierzone
wirbelt, wird nachfolgend als Wirbelströmung bezeichnet. Die Strömungsrate
der Wirbelströmung
ist in der Flügelpassierzone
relativ hoch und ebenso in einem äußeren Peripherieteil der Flügelnichtpassierzone.
Jedoch wird die Strömungsrate
der Wirbelströmung
hin zum Zentrum der Flügelnichtpassierzone
verlangsamt und wird am oder um das Zentrum der Flügelnichtpassierzone
im Wesentlichen Null. Wenn somit im Fall der Wirbelströmung der
Regenerativpumpe 100, die in den 10 oder 11 dargestellt
ist, das Zentrum der Wirbelströmung
weg von einer Axialseiten- Außenkante
des Flügels 101 (eine linke
Seitenkante des Flügels 101 in
den 10 oder 11) in die Flügelnichtpassierzone
versetzt wird, hat die Flügelnichtpassierzone
einen Nicht-Zurückbring-Bereich,
von dem das Fluid nicht zur Flügelpassierzone
zurückkehrt.
Hierbei ist die Axialseiten-Außenkante
des Flügels 101 als
eine Außenkante
des Flügels 101 definiert,
die an einem Ende des Flügels 101 bezüglich einer
Richtung parallel zu einer Drehachse der Flügel 101 angeordnet
ist (ein linkes Ende der Flügel 101 in 10 oder 11). Das Fluid, dass in dem Nicht-Zurückbring-Bereich
platziert ist, kann nicht die kinetische Energie von den Flügeln 101 empfangen,
so dass die Strömungsrate
des Hauptstroms des Fluids abnimmt. Infolgedessen nimmt eine Ausstoßrate der
Regenerativpumpe 100 ab und dadurch nimmt eine Pumpeffizienz
der Regenerativpumpe 100 ab.
-
Selbst
wenn das Zentrum der Wirbelströmung
hin zur Axialseiten-Außenkante
der Flügel 101 verschoben
wird, um eine Größe des Nicht-Zurückbring-Bereichs
zu verringern, kann die Pumpeffizienz der Regenerativpumpe 100,
aufgrund eines ungeeigneten Verhältnisses
zwischen der Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche und
der Flügelpassierzonen-Schnittfläche, verringert
werden.
-
Wenn
beispielsweise die Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche relativ
zur Flügelpassierzonen-Schnittfläche zu klein
ist, wird ein Bereich, durch den sich das Fluid in der Strömungsrichtung
des Hauptstroms des Fluids bewegen kann, zu klein. Somit wird die
Strömungsrate
des Fluids in der Strömungsrichtung
des Hauptstroms zu groß.
Infolgedessen wird der Reibungsverlust, der durch die Wand des Fluidkanals
verursacht wird, groß und
dadurch wird die Pumpeffizienz der Regenerativpumpe 100 verringert.
Dies ist typisch in einem Fall, wo das Fluid von der Regenerativpumpe 100 bei
Niederdruck ausgestoßen
wird.
-
Wenn
im Gegensatz dazu die Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche relativ
zur Flügelpassierzonen-Schnittfläche zu groß ist, wird
ein wirbelloser Bereich an der radialen Innenwand des Fluidkanals erzeugt,
wie in 7 dargestellt,
in dem keine wesentliche Wirbelströmung existiert. Das Fluid in
dem wirbellosen Bereich kann keine kinetische Energie von den Flügeln 101 empfangen.
Somit wird die Strömungsrate
in der Strömungsrichtung
der Hauptströmung
verringert. Auf diese Art und Weise wird die Ausstoßrate der
Regenerativpumpe 100 verringert und dadurch wird die Pumpeffizienz
der Regenerativpumpe 100 verringert. Dies ist typisch in
einem Fall, bei dem das Fluid von der Regenerativpumpe 100 bei Hochdruck
ausgestoßen
wird.
-
Die
vorliegende Erfindung ist auf die obigen Nachteile gerichtet. Somit
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Regenerativpumpe
bereitzustellen, die eine verbesserte Pumpeffizienz bereitstellen
kann.
-
Um
diese Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist eine
Regenerativpumpe vorgesehen, die ein Gehäuse und ein Laufrad hat. Das
Gehäuse
bildet einen im wesentlichen ringförmigen Fluidkanal, der Fluid
führt.
Das Laufrad ist drehbar in dem Gehäuse aufgenommen und hat eine
Vielzahl an Flügeln,
die nacheinander in der Umfangsrichtung angeordnet sind, um das
Fluid in dem Fluidkanal auf die Drehung des Laufrads hin mit kinetischer
Energie zu versehen. Die Regenerativpumpe erfüllt eine Beziehung von 0,60 ≤ b/a ≤ 0,76, wobei „a" eine Axialbreite
jedes Flügels
ist und „b" ein Gesamtaxialabschnitt
ist, der eine Summe des ersten Axialabschnittes zwischen einer ersten
Axialseiten-Außenkante des
Flügels
und einer gegenüberliegenden
ersten Axialseiten-Innenwand des Fluidkanals und einem zweiten Axialabstand
zwischen einer zweiten Axialseiten-Außenkante des Flügels und
einer gegenüberliegenden
zweiten Axialseiten-Innenwand des Fluidkanals ist.
-
Die
Erfindung zusammen mit zusätzlichen Aufgaben,
Merkmalen und Vorteilen wird am Besten aus der folgenden Beschreibung
den beigefügten Ansprüchen und
Zeichnungen verstanden, in denen folgendes dargestellt ist:
-
1 ist eine Schnittdarstellung
einer Regenerativpumpe gemäß einem
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
-
2 ist eine Schnittdarstellung
entlang der Linie II-II aus 1;
-
3 ist eine Ausschnittsvergrößerung aus 1, die eine Wirbelströmung in
einem Fluidkanal der Regenerativpumpe darstellt;
-
4 ist ein Graph, der eine
Beziehung zwischen einer maximalen Effizienz der Pumpe und b/a darstellt;
-
5 ist ein Graph, der eine
Beziehung zwischen einer maximalen Effizienz der Pumpe und S2/S1
darstellt;
-
6 ist ein Graph, der eine
Beziehung zwischen einer Pumpeffizienz und einem Ausstoßdruck darstellt;
-
7 ist eine erklärende Darstellung,
die einen wirbellosen Bereich, in dem keine wesentliche Wirbelströmung existiert,
an einer radialen Innenwand des Fluidkanals eines vergleichbaren
Beispiels, darstellt;
-
8 ist eine Schnittdarstellung
einer früher vorgeschlagenen
Regenerativpumpe;
-
9 ist eine Schnittdarstellung
einer anderen früher
vorgeschlagenen Regenerativpumpe;
-
10 ist eine Ausschnittsvergrößerung aus 8, die eine Wirbelströmung darstellt,
die in einem Fluidkanal der Regenerativpumpe erzeugt wird; und
-
11 ist eine Ausschnittsvergrößerung aus 9, die eine Wirbelströmung darstellt,
die in einem Fluidkanal der Regenerativpumpe erzeugt wird.
-
Unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
wird eine Regenerativpumpe 1 gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
beschrieben. Die Regenerativpumpe 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist eine Pumpe, in der eine Vielzahl an Flügeln 3 in einem ringförmigen Fluidkanal 2 angetrieben
wird, um ein Fluid, das in den Fluidkanal 2 zugeführt wird,
mit kinetischer Energie zu versehen. Die Regenerativpumpe 1 wird
beispielsweise verwendet, um Luft an Abgas zuzuführen, welches von einem Verbrennungsmotor
(nicht dargestellt) ausgestoßen
wird, um die Emissionen zu verringern, die in dem Abgas enthalten
sind.
-
Wie
in den 1 und 2 dargestellt, hat die Regenerativpumpe 1 ein
Gehäuse 4,
ein Laufrad 5 und eine Antriebswelle 6. Das Gehäuse 4 bildet
den Fluidkanal 2. Das Laufrad 5 ist in dem Gehäuse 4 aufgenommen.
Des weiteren ist das Laufrad 5 als ein ringförmiger Scheibenkörper ausgebildet,
der mit Flügeln 3 versehen
ist. Die Flügel 3 sind
nacheinander in einer Umfangsrichtung des ringförmigen Scheibenkörpers angeordnet
und führen
kinetische Energie an das Fluid in dem Fluidkanal 2 zu.
Die Antriebswelle 6 wird gedreht, um das Laufrad 5 anzutreiben.
-
Wie
in 1 dargestellt, hat
das Gehäuse 4 ein
vorderes Element 7 und ein hinteres Element 8, die
getrennt ausgebildet sind und jeweils an einer Vorder- und Rückseite
des Gehäuses 4 angeordnet sind.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, hat das Gehäuse 4 den
Fluidkanal 2, einen Laufradhauptkörperaufnahmeabschnitt 10,
einen Ansaugkanal 10, einen Ausstoßkanal 12 und einen
engen Kanalabschnitt 13. Der Fluidkanal 2 nimmt
die Flügel 3 auf.
Der Laufradhauptkörperaufnahmeabschnitt 10 nimmt
einen Laufradhauptkörper 9 des
Laufrads 5 auf. Die Längsrichtung
(von vorn nach hinten) der Regenerativpumpe 1 entspricht
der Seitwärtsrichtung
(von links nach rechts) in 1.
Des weiteren entspricht die Längsrichtung
einer Axialrichtung des Laufrads 5, d.h. einer Richtung
einer Drehachse des Laufrads 5.
-
Unter
Bezugnahme auf 1 hat
ein Schnitt des Fluidkanals 2, der senkrecht zu einer Strömungsrichtung
eines Hauptstroms des Fluids verläuft, eine Flügelpassierzonen-Schnittfläche 14 und
eine Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche 15.
Die Flügelpassierzonen-Schnittfläche 14 hat
im wesentlichen eine rechteckige Form, in der zwei im allgemeinen Viertelkreise
symmetrisch in der Längsrichtung
angeordnet sind. Die Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche 15 hat
eine Form, die einen halbrunden Abschnitt und einen linearen Abschnitt
jeweils auf der Vorderseite und der Rückseite in einer symmetrischen
Art und Weise enthält.
Hierbei ist die Strömungsrichtung der
Hauptströmung
des Fluids in einer Richtung entlang einer Mittellinie des Fluidkanals 2.
Außerdem bezieht
sich die Flügelpassierzonen-Schnittfläche 14 auf
einen Abschnitt des Schnitts des Fluidkanals 2, der senkrecht
zur Strömungsrichtung
der Hauptströmung
des Fluids ist und durch den die Flügel 3 hindurchführen. Die
Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche 15 bezieht
sich auf einen Abschnitt des Schnitts des Fluidkanals 2,
der senkrecht zur Strömungsrichtung
der Hauptströmung
des Fluids ist und durch den keine Flügel 3 hindurchführen. Die
Flügelpassierzonen-Schnittfläche 14 und
die Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche 15 bilden
zusammen den Querschnitt des Fluidkanals 2.
-
Der
enge Kanalabschnitt 13 bezieht sich auf einen Abschnitt
des Innenraums des Gehäuses 4, der
zwischen dem Ansaugkanal 11 und dem Ausstoßkanal 12 angeordnet
ist und die entsprechenden Flügel 3 aufnimmt.
Wie in 1 dargestellt,
wird ein Zwischenraum zwischen jeder Axialseiten-Innenwand des engen
Kanalabschnitts 13 und einer gegenüberliegenden Axialseiten-Außenkante 3a, 3b jedes
entsprechenden Flügels 3 auf
einen vorherbestimmten kleinen Wert festgesetzt, um das Fluid effektiv
auszustoßen,
welches die kinetische Energie empfängt und druckbeaufschlagt wird.
Somit hat ein Schnitt des verengten Kanalabschnitts 13 eine
im allgemeinen rechteckige Form, die der Form des Flügels 3 entspricht.
-
Wie
in den 1 und 2 dargestellt, weist das Laufrad 5 den
kreisscheibenförmigen
Laufradhauptkörper 9 und
die Flügel 3 auf.
Der Laufradhauptkörper 9 wird
durch die Antriebswelle 6 gedreht. Die Flügel 3 erstrecken
sich radial von einer radialen Außenkante des Laufradhauptkörpers 9 nach
Außen
und sind nacheinander in der Umfangsrichtung in dem Fluidkanal 2 angeordnet.
-
Wie
in 1 dargestellt, hat
der Laufradhauptkörper 9 einen
Außenperipherieabschnitt 16, der
in der Axialrichtung relativ zum Rest des Laufradhauptkörpers 9 dicker
ist. Der Außenperipherieabschnitt 16 wird
in dem gestuften Abschnitt 17 aufgenommen, der an der radialen
Außenkante
des Laufradhauptkörperaufnahmeabschnitts 10 auf
eine solche Weise angeordnet ist, dass ein vorherbestimmter axialer
Zwischenraum und ein vorherbestimmter radialer Zwischenraum zwischen
dem Außenperipherieabschnitt 16 und
dem gestuften Abschnitt 17 vorgesehen wird. Eine radiale
Außenkante 16a des
Außenperipherieabschnitts 16 ist
ausgespart, um zwei Viertelkreise auszubilden, die im Schnittbild
des Außenperipherieabschnitts 16 symmetrisch
in der Längsrichtung
bezüglich
einer axialen Mitte des Außenperipherieabschnitts 16 angeordnet
sind. Somit bildet die axiale Mitte der radialen Außenkante 16a des
Außenperipherieabschnitts 16 im
Schnitt eine Spitze. Des weiteren bilden die gegenüberliegenden axialen
Enden der radialen Außenkante 16a des
Außenperipherieabschnitts 16 eine
gleichmäßige Verbindung
zu einer entsprechenden gegenüberliegenden
Axialseiten-Innenwand 2a, 2b des Fluidkanals 2. Auf
diese Art und Weise, wie in 3 dargestellt, wird
eine Wirbelströmung
erzeugt, ohne einen abnormal stockenden Bereich in einer Flügelpassierzone 18 auszubilden.
Hierbei bezieht sich die Flügelpassierzone 18 auf
einen Abschnitt des Fluidkanals 2, durch den die Flügel 3 hindurchführen. Im
Gegensatz dazu bezieht sich ein Abschnitt des Fluidkanals 2, durch
den das Laufrad 5 einschließlich der Flügel 3 nicht
hindurchführt,
auf eine Flügelnichtpassierzone 19.
Des weiteren wird die Fluidströmung,
die zwischen der Flügelpassierzone 18 und
der Flügelnichtpassierzone 19 wirbelt,
als Wirbelströmung
bezeichnet.
-
Der
gestufte Abschnitt 17 ist entlang einer Innenperipherieseite
des Fluidkanals 2 ausgebildet. Ein Abschnitt des gestuften
Abschnitts 17, der entlang einer Innenperipherieseite des
engen Kanalabschnitts 13 ausgebildet ist, bildet einen
Teil des engen Kanalabschnitts 13, um einen Abschnitt von
im allgemeinen rechteckigem Schnitt des verengten Kanalabschnitts 13 zu
definieren. Ähnlich
zu den Axialseiten-Außenkanten 3a, 3b der
Flügel 3,
wird ein kleiner Zwischenraum zwischen einer Innenwand des gestuften
Abschnitts 17 und jeder Axialseiten-Außenkante des Außenperipherieabschnitts 16 ausgebildet und
außerdem
wird ein kleiner Zwischenraum zwischen der Innenwand des gestuften
Abschnitts 17 und einer radialen Innenkante 16b des
Außenperipherieabschnitts 16 ausgebildet.
-
Wie
in 1 dargestellt, hat ähnlich zur
Flügelpassierzonen-Schnittfläche 14 jeder
Flügel 3 einen
im allgemeinen rechteckigen Schnitt. Des weiteren erstreckt sich
jeder Flügel 3 linear
von der axialen Außenkante 16a des
Außenperipherieabschnitts 16 in
der Radialrichtung nach außen,
wie in 2 dargestellt.
Die ausgesparten Räume,
von denen jeder zwischen den entsprechenden benachbarten zwei Flügeln 3 definiert
ist, bilden die Flügelpassierzone 18.
Wie in 1 dargestellt,
bildet ein radialer Außenraum,
der zwischen radialen Außenkanten 3c der Flügel 3 und
der gegenüberliegenden
radialen Innenwand 2c des Fluidkanals 2 definiert
ist, einen Teil der Flügelnichtpassierzone 19.
Außerdem
bildet ein erster Axialseiten-Raum (ein Vorderseitenraum), der zwischen
den ersten Axialseiten-Außenkanten 3a der
Flügel 3 (die
linke Seitenkante der Flügel 3 in 1) und der gegenüberliegenden
ersten Axialseiten-Innenwand 2a des Fluidkanals 2 definiert
ist, einen anderen Teil der Flügelnichtpassierzone 19.
Des weiteren ist ein zweiter Axialseiten-Raum (ein Rückseitenraum),
der zwischen den zweiten Axialseiten-Außenkanten 3b der Flügel 3 (die
rechten Seitenkanten der Flügel 3 in 1) und der gegenüberliegenden
zweiten Axialseiten-Innenwand 2b des Fluidkanals 2 definiert
ist, einen anderen Teil der Flügelnichtpassierzone 19.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die erste Axialseiten-Innenwand 2a des Fluidkanals 2 im
allgemeinen parallel zur zweiten Axialseiten-Innenwand 2b des
Fluidkanals 2.
-
Wie
in 1 dargestellt, erstreckt
sich die Antriebswelle 6 durch das hintere Element 8 und
ist mit dem Zentrum des Laufradhauptkörpers 9 verbunden.
Ein Drehmoment wird von einem Elektromotor (nicht dargestellt) zum
Laufradhauptkörper 9 über die Antriebswelle 6 übertragen,
um den Laufradhauptkörper 9 zu
drehen.
-
Charakteristische
Merkmale der Regenerativpumpe 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Zunächst
erfüllt
die Regenerativpumpe unter Bezugnahme auf 1 eine Beziehung von 0,60 ≤ b/a ≤ 0,76, wobei „a" eine Axialbreite
jedes Flügels 3 ist
und „b" ein Gesamtaxialabstand
ist, dies ist eine Summe des ersten Axialabstands (b/2) zwischen
der ersten Axialseiten-Außenkante 3a des
Flügels 3 und
der gegenüberliegenden ersten
Axialseiten-Innenwand 2a des Fluidkanals 2 und
einem zweiten Axialabstand (b/2) zwischen der zweiten Axialseiten-Außenkante 3b des
Flügels 3 und
der gegenüberliegenden
zweiten Axialseiten-Innenwand 2b des Fluidkanals 2.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
gilt b/a = 0,68. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste
Axialseiten-Raum (Vorderseitenraum), der zwischen der ersten Axialseiten-Innenwand 2a des
Fluidkanals 2 und den ersten Axialseiten-Außenkanten 3a der
Flügel 3 definiert
ist, symmetrisch bezüglich
des zweiten Axialseiten-Raums (Rückseitenraum),
der zwischen der zweiten Axialseiten-Innenwand 2b des Fluidkanals 2 und
den zweiten Axialseiten-Außenkanten 3b der Flügel 3 definiert
ist. Somit ist die Summe des ersten Axialabstands (b/2) des ersten
Axialseiten-Raums und des zweiten Axialabstands (b/2) des zweiten
Axialseiten-Raums als Gesamtaxialabstand (b) definiert.
-
Des
weiteren erfüllt
die Regenerativpumpe 1 auch eine Beziehung von 1,0 ≤ S2/S1 ≤ 1,2, wobei „S1" eine Größe der Flügelpassierzonen-Schnittfläche 14 ist
und „S2" eine Größe der Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche 15 ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
gilt S2/S1 = 1,1.
-
Außerdem ist
die Form jedes Flügels 3 im
allgemeinen rechteckig.
-
Nun
wird der Betrieb der Regenerativpumpe 1 des vorliegenden
Ausführungsbeispiels
beschrieben. Die Flügel 3 der
Regenerativpumpe 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
werden durch die Antriebswelle 6 in der Gegenuhrzeigersinnrichtung
in 2 gedreht. Die Luft,
welche als Fluid des vorliegenden Ausführungsbeispiels dient, wird
durch den Ansaugkanal 11 in den Fluidkanal 2 gezogen.
Des weiteren strömt
die Luft, die in den Fluidkanal 2 gezogen wird, in einen
der ausgesparten Räume
(nachfolgend einfach als Aussparungen bezeichnet), von denen jeder
einen Teil der Flügelpassierzone 18 bildet und
von denen jeder zwischen den entsprechenden benachbarten zwei Flügeln 3 definiert
ist. Die Luft, die in die Aussparungen strömt, nimmt kinetische Energie
von den entsprechenden Flügeln 3 auf
und wirbelt somit von der Flügelpassierzone 18 zur
Flügelnichtpassierzone 19.
Als nächstes
strömt
die Luft, die in die Flügelnichtpassierzone 19 gewirbelt
wird, in die nächste
Aussparung in der Gegenuhrzeigersinnrichtung, während die Wirbelströmung ausgebildet
wird und nimmt noch einmal von dem entsprechenden Flügel 3 kinetische
Energie auf. Dann wirbelt die Luft von der Flügelpassierzone 18 zur
Flügelnichtpassierzone 19 und
bewegt sich zur nächsten
Aussparung usw.. Schließlich
erreicht die Luft den Ausstoßkanal 12 und
wird von der Regenerativpumpe 1 über den Ausstoßkanal 12 ausgestoßen. Auf
diese Art und Weise wird die Luft auf den vorherbestimmten Druck druckbeaufschlagt.
-
Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
erreicht die folgenden Vorteile. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist b/a = 0,68, so dass die Beziehung von 0,60 ≤ b/a ≤ 0,76 erfüllt ist. Auf diese Art und
Weise wird das Verhältnis
zwischen „a" und „b" in geeignetem Maße beibehalten
und das Zentrum der Wirbelströmung
kann näher
zur Mitte der entsprechenden Axialseiten-Außenkante 3a, 3b des Flügels 3 angeordnet
werden.
-
Das
heißt
in der früher
vorgeschlagenen Regenerativpumpe, die in den 10 und 11 dargestellt ist,
ist „b" bezüglich „a" zu groß, so dass
das Zentrum der Wirbelströmung
weg von der Axialseiten-Außenkante
des Flügels
in der Flügelnichtpassierzone
positioniert ist. Wenn jedoch unter Bezugnahme auf 4 die Beziehung von b/a ≤ 0,76 erfüllt ist,
kann das Zentrum der Wirbelströmung
näher zur
Axialseiten-Außenkante
des Flügels 3 platziert
werden, um den Nicht-Zurückkehr-Bereich
zu verringern, von dem das Fluid nicht zur Flügelpassierzone 18 zurückkehrt,
wodurch eine Verringerung der Pumpeffizienz begrenzt wird. Die maximale
Effizienz aus 6, die zum
Zeitpunkt der Veränderung
des Ausstoßdrucks erreicht
wird, wird als Maß des
Pumpenleistungsvermögens
verwendet, dass bei einem vorherbestimmten Wert von b/a oder einem
vorherbestimmten Wert von S2/S1 gemessen wird.
-
In
dem Fall, bei dem „b" bezüglich „a" zu klein ist, wenn
eine wesentliche Spalte zwischen der radialen Außenkante des Flügels und
der gegenüberliegenden
radialen Innenwand des Fluidkanals ausgebildet wird, wird der wirbellose
Bereich, in dem keine wesentliche Wirbelströmung existiert, nahe der radialen
Innenwand des Fluidkanals erzeugt, wie in 7 dargestellt. Somit wird die Strömungsrate
des Fluids in der Strömungsrichtung
der Hauptströmung verringert,
um die Pumpeffizienz zu verringern. Wenn jedoch unter Bezugnahme
auf 4 die Beziehung von
0,60 ≤ b/a
erfüllt
wird, können
die vorstehenden Probleme gemildert werden, um eine Verringerung der
Pumpeffizienz zu begrenzen.
-
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist S2/Sl = 1,1, so dass die Beziehung von 1,0 ≤ S2/S1 ≤ 1,2 erfüllt ist. Auf diese Art und
Weise wird das Verhältnis
zwischen den Größen S1 der
Flügelpassierzonen-Schnittfläche 14 und
der Größe S2 der
Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche 15 in
einer geeigneten Art und Weise beibehalten, um ein Verringern der Pumpeffizienz
zu begrenzen.
-
Das
heißt
wenn S2 bezüglich
S1 zu klein ist, wird der Bereich, durch den sich die Luft in der
Strömungsrichtung
der Hauptströmung
bewegen kann, klein, so dass die Strömungsrate der Luft in der Strömungsrichtung
der Hauptströmung
zu groß wird.
Somit wird der Reibungsverlust der durch die Wand des Fluidkanals
erzeugt wird, zu groß und
die Pumpeffizienz wird verringert. Jedoch, wie in 5 dargestellt, wenn die Beziehung von
1,0 ≤ S2/S1
erfüllt
ist, kann das Problem gemildert werden, um ein Verringern der Pumpeffizienz
zu begrenzen.
-
Wenn
im Gegensatz dazu S2 bezüglich
S1 zu groß ist,
wird der wirbellose Bereich, in dem keine wesentliche Wirbelströmung existiert,
nahe der radialen Innenwand des Fluidkanals erzeugt, wie in 7 dargestellt. Somit wird
die Strömungsrate
des Fluids in der Strömungsrichtung
der Hauptströmung verringert,
um die Pumpeffizienz zu verringern. Jedoch, wie in 5 dargestellt, wenn die Beziehung von
S2/S1 ≤ 1,2
erfüllt
ist, kann das Problem gemildert werden, um ein Verringern der Pumpeffizienz
zu begrenzen.
-
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die Form jedes Flügels 3 im
allgemeinen rechteckig. Daher kann der Schnitt des engen Kanalabschnitts 13 in
der rechteckigen Form ausgebildet werden, um ein leichtes Herstellen
und Zusammenbauen des Gehäuses 4 zu
erlauben.
-
Das
vorstehende Ausführungsbeispiel
kann folgendermaßen
modifiziert werden.
-
In
der Regenerativpumpe 1 des vorstehenden Ausführungsbeispiels
hat die Flügelpassierzonen-Schnittfläche 14 die
Form, in der zwei im allgemeinen Viertelkreise symmetrisch in der
Längsrichtung
angeordnet sind. Des weiteren hat die Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche 15 die
Form, die den im wesentlichen halbrunden Abschnitt und den linearen
Abschnitt jeweils auf der Vorderseite und der Hinterseite in einer
symmetrischen Art und Weise beinhaltet. Jedoch ist die vorliegende
Erfindung nicht auf diesen Aufbau begrenzt. Beispielsweise kann
die Flügelpassierzonen-Schnittfläche 14 in
einer halbrunden Form ausgebildet werden und die Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche 15 kann
in einer halbrunden Form ausgebildet werden. Die halbrund geformte
Flügelpassierzonen-Schnittfläche 14 und die
halbrund geformte Flügelnichtpassierzonen-Schnittfläche 15 können symmetrisch
in der Längsrichtung
angeordnet werden oder können asymmetrisch
wie in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
oder in der vorstehenden Modifikation angeordnet werden.
-
Die
Regenerativpumpe 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist eine Radial-Zentrifugalpumpe, in der jeder Flügel 3 sich
linear von der radialen Außenkante 16a des
Außenperipherieabschnitts 16 in
der Radialrichtung nach außen
erstreckt. Jedoch kann jeder Flügel 3 ein
Vorwärtsflügel sein,
der in der Drehrichtung gekippt ist oder ein Rückwärtsflügel sein, der in der Richtung
entgegengesetzt zur Drehrichtung gekippt ist. Des weiteren können zahlreiche Flügel nacheinander
in der Axialrichtung angeordnet werden. Außerdem ist die Pumpe des vorstehenden Ausführungsbeispiels
nicht auf die Zentrifugalpumpe begrenzt und kann auch eine Axialströmungspumpe oder
eine Diagonalpumpe sein.
-
In
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird
Luft als Druck-zu-beaufschlagendes Fluid verwendet. Jedoch ist das
Druck-zu-beaufschlagende Fluid nicht auf Luft begrenzt und kann
auch eine Flüssigkeit
sein, wie beispielsweise Wasser oder kann ein zweiphasiges Fluid
sein. Das zweiphasige Fluid kann ein Gas-Flüssigkeits-Fluid, ein Fest-Gas-Fluid
(z.B. eine Mischung aus Pulver und Gas) oder ein Fest-Flüssig-Fluid
(z.B. Schlamm) sein.
-
In
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist
die Form jedes Flügels 3 im
allgemeinen rechteckig. Jedoch kann die Form jedes Flügels 3 eine
andere geeignete Form haben. Beispielsweise kann ein Abschnitt der
radialen Außenkante 3c des
Flügels 3 ausgespart
sein oder hervorstehen. Außerdem
kann die gesamte radiale Außenkante 3c des
Flügels 3 eine
gleichmäßig gekrümmte Kantenlinie
haben.
-
Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen werden leicht jenen, die mit dem Stand
der Technik vertraut sind, ersichtlich. Diese Erfindung ist daher
im größeren Rahmen
nicht auf spezifische Details, dargestellte Geräte und veranschaulichte Beispiele
begrenzt, die dargestellt und beschrieben wurden.
-
Ein
Gehäuse
(4) einer Regenerativpumpe bildet einen im allgemeinen
ringförmigen
Fluidkanal (2), der ein Fluid führt. Ein Laufrad (5)
ist drehbar in dem Gehäuse
(4) aufgenommen und hat eine Vielzahl an Flügeln (3),
die nacheinander in der Umfangsrichtung angeordnet sind, um ein
Fluid in dem Fluidkanal (2) durch die Drehung des Laufrads
(5) mit kinetischer Energie zu versehen. Die Regenerativpumpe
erfüllt
eine Beziehung von 0,60 ≤ b/a ≤ 0,76, wobei „a" eine Axialbreite
jedes Flügels
(3) ist, und „b" ein Gesamtaxialabstand
ist, dieser ist ein erster Axialabstand zwischen einer ersten Axialseiten-Außenkante
(3a) des Flügels
(3) und einer gegenüberliegenden
ersten Axialseiten-Innenwand (2a) des Fluidkanals (2)
summiert mit einem zweiten Axialabstand zwischen einer zweiten Axialseiten-Außenkante
(3b) des Flügels
(3) und einer gegenüberliegenden zweiten
Axialseiten-Innenwand (2b) des Fluidkanals (2).