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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidfördereinrichtung, insbesondere
ein Seitenkanalgebläse,
wie es beispielsweise zum Fördern
von Verbrennungsluft in einem Fahrzeugheizgerät eingesetzt werden kann.
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Eine
derartige Fluidfördereinrichtung
weist im Allgemeinen in einem Ge häuse einen ringartigen Förderkanal
auf, der in einem Ansaugbereich das zu fördernde Medium aufnimmt, also
ansaugt, und in einem Ausstoßbereich
dieses Medium dann abgibt. Zwischen dem Ansaugbereich und dem Ausstoßbereich
ist ein Unterbrecherbereich vorgesehen, um dafür sorgen zu können, dass
der beim Strömen
des Fluids entlang des Förderkanals
allmählich
aufgebaute Druck auch aufrechterhalten bleiben kann. Der Förderkanal
ist von einem Förderrad überdeckt,
das durch einen im Allgemeinen am Gehäuse festgelegten oder ggf.
teilweise durch dieses Gehäuse
mit bereitgestellten Antriebsmotor zur Drehung angetrieben wird.
Dazu weist das Gehäuse
eine Öffnung
auf, in welcher eine Antriebswelle des Antriebsmotors sich erstreckt.
Im Bereich dieser Öffnung
ist allgemein eine Dichtungsanordnung vorgesehen, die dazu dient,
ein Entweichen des zu fördernden
Mediums über
diese Öffnung
zu verhindern. Diese Dichtungsanordnung stellt dabei eine Dichtungswirkung
zwischen der im Betrieb sich drehenden Antriebswelle und dem als
feststehend zu betrachtenden Gehäuse bereit.
Dies stellt an diese Dichtungsanordnung erhebliche Anforderungen.
Zum einen sollte sie bei materieller Resistenz gegen das zu fördernde
Medium selbstverständlich
in der Lage sein, gegen dieses dicht abzuschließen. Aufgrund der auftretenden Drehzahlen
führt dies
natürlich
zu erheblichen Reibungseffekten, die nicht nur Energieverluste mit
sich bringen, sondern auch vor allem nach längerer Betriebslebensdauer
und auftretendem Verschleiß zu Leckagen
führen
können.
Derartige Leckagen sind nicht nur deshalb ungewünscht, da sie vor allem dann,
wenn das zu fördernde
Medium eine Flüssigkeit
ist, zu möglicherweise
die Funktionalität
des Antriebs motors gefährdenden
Verlusten führt.
Auch wird dadurch der Druckaufbau im Bereich des Förderkanals
mit dementsprechender Beeinträchtigung der
Fördereffizienz
geschwächt.
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Als
hier einsetzbare Dichtungsanordnungen sind verschiedene konstruktive
Ausführungen
bekannt. So können
insbesondere dann, wenn Flüssigkeiten
zu fördern
sind, Wellendichtringe, Gleitringrichtungen oder auch Wälzkörperlager
mit Dichtscheiben verwendet werden. In diesem Zusammenhang ist darauf
hinzuweisen, dass selbstverständlich eine
derartige Dichtungsanordnung auch die Funktionalität der Lagerung
und somit Abstützung
der Antriebswelle übernehmen
kann, so dass eine sowohl die Lagerungsfunktion als auch die Dichtungsfunktion übernehmende
Baugruppe hier eingesetzt werden kann. Um bei derartigen Anordnungen
den auftretenden Verschleiß zu
mindern, ist es bekannt, Schmiermittel bereitzustellen bzw. das
zu fördernde fllüssige Medium
als Schmiermittel zu nutzen. Ist das zu fördernde Medium Gas, so kommen
beispielsweise auch Labyrinth-Dichtungen zum Einsatz, die weniger
mit dem Problem des Verschleißes,
als dem Problem von Druckleckagen behaftet sind.
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Aus
der
EP 0 372 104 A1 ist
ein Seitenkanalverdichter bekannt, bei dem in einem aus zwei Gehäusehälften zusammengesetzten
Gehäuse
ein ringartiger Kanal gebildet ist. In diesem ringartigen Kanal
bewegt sich der Schaufelkranz eines Förderrads. Der Schaufelkranz
ist über
ein sich zwischen den beiden Gehäusehälften erstreckendes
Nabenteil mit einer Welle eines Antriebsmotors verbunden. In einem der
Gehäuseteile
ist eine Durchgangsöffnung
vorgesehen, durch welche hindurch sich die Antriebswelle unter Verbleib
eines spaltartigen Zwischenraums erstreckt. Zwischen dem Schaufelkranz
bzw. dem Nabenteil und den beiden Gehäusehälften sind Dichtspaltabschnitte
gebildet, durch welche hindurch eine Leckageströmung auf Grund des vorhandenen Druckunterschieds
erfolgt. Das durch diese Dichtspaltabschnitte hindurchströmende Leckgas strömt über einen
Hohlraum wieder zu der in den Ringkanal führenden Einlassöffnung.
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Die
DE 10 2004 025 104
A1 offenbart ein Seitenkanalgebläse, bei welchem im Bereich
des Unterbrechers eine Strömungsverbindung
zwischen dem Bereich der Eintrittsöffnung und dem Bereich der
Austrittsöffnung
gebildet ist.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fluidfördereinrichtung,
insbesondere Seitenkanalgebläse,
bereitzustellen, bei welcher die im Betrieb auftretenden Leckagen
oder Druckverluste vermindert werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Fluidfördereinrichtung,
insbesondere Seitenkanalgebläse,
beispielsweise für
ein Fahrzeugheizgerät,
umfassend ein Gehäuse
mit einem um eine Drehachse sich ringartig erstreckenden Förderkanal,
wobei eine Einlassöffnung
zu einem Ansaugbereich des Förderkanals
hin führt
und eine Auslassöffnung
von einem Ausstoßbereich
des Förderkanals weg
führt und
der ringartige Förderkanal
zwischen dem Ausstoßbereich
und dem Ansaugbereich durch einen Unterbrecherbereich unterbrochen
ist, ein den Förderkanal überdeckendes
und um die Drehachse drehbares Förderrad,
einen Antriebsmotor mit einer mit dem Förderrad in Antriebsverbindung
stehenden und in einer von dem Förderkanal
umgebenen Öffnung
in dem Gehäuse
verlaufenden Antriebswelle, wobei im Bereich der Öffnung eine
eine Dichtungswirkung zwischen der Antriebswelle und dem Gehäuse bereitstellende
Dichtungsanordnung vorgesehen ist, ferner umfassend eine erste Verbindungskanalanordnung
in dem Gehäuse,
welche eine Verbindung zwischen dem Förderkanal und demjenigen Bereich der Öffnung herstellt,
der an der von einem Motorkörper
abgewandten Seite der Dichtungsanordnung liegt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Fluidfördereinrichtung
wird durch die erste Verbindungskanalanordnung dafür gesorgt,
dass in dem an der motorabgewandten Seite der Dichtungsanordnung
liegenden Bereich der Öffnung
der Aufbau eines Überdrucks bzw.
das Ansammeln von Leckagen weitgehend vermieden wird. Die erste
Verbindungskanalanordnung stellt also eine Druckentlastung bereit,
die besonders dann sehr effizient ist, wenn die erste Verbindungskanalanordnung
in den Förderkanal
im Bereich des Ansaugbereichs einmündet. Dies hat nämlich zur
Folge, dass aufgrund der Tatsache, dass im Ansaugbereich des Förderkanals
allgemein ein Druck vorherrscht, der niedriger ist als der Umgebungsdruck,
ein entsprechend niedriger Druck in der ersten Verbindungskanalanordnung
und somit auch in demjenigen Bereich der Öffnung vorherrscht, der an
der motorabgewandten Seite der Dichtung liegt. Da allgemein unterstellt
werden kann, dass an der motorzugewandten Seite der Dichtung in
der Öffnung
ein Druck vorherrscht, der näherungsweise
dem Umgebungsdruck entspricht, entsteht somit über die Dichtungsanordnung
hinweg ein Druckgefälle,
welches einem Entweichen des zu fördernden Fluids über die
Dichtungsanordnung hinweg entgegenwirkt.
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Bei
einer baulich besonders einfach zu realisierenden, gleichwohl jedoch
sehr effektiven Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, dass die
erste Verbindungskanalanordnung wenigstens einen zu einer Stirnseite
des Gehäuses
offenen Verbindungskanal umfasst. Alternativ oder zusätzlich ist
es möglich, dass
die erste Verbindungskanalanordnung wenigstens eine im Gehäuse zwischen
der Öffnung
und dem Förderkanal
verlaufende Verbindungsöffnung umfasst.
Das Bereitstellen einer derartigen Verbindungsöffnung hat den Vorteil, dass
eine dadurch erzeugte Strukturierung einer Außenoberfläche des Gehäuses mit der Gefahr der Erzeugung
ungewünschter
Geräusche
vermieden werden kann.
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Um
den vorangehend angesprochenen Effekt mit einer dem Entweichen von
Fluid entgegenwirkenden Druckdifferenz über die Dichtungsanordnung
hinweg definiert sicherstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass
eine zweite Verbindungskanalanordnung vorgesehen ist, welche eine
Verbindung zwischen demjenigen Bereich der Öffnung, die an der dem Motorkörper zugewandten
Seite der Dichtungsanordnung liegt, und der Umgebung herstellt.
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Auch
hier ist es möglich,
dass die zweite Verbindungskanalanordnung wenigstens eine in die Öffnung einmündende Verbindungsöffnung umfasst.
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Insbesondere
bei Ausgestaltung als Seitenkanalgebläse kann vorgesehen sein, dass
der Förderkanal
an einer Stirnseite des Gebläsegehäuses ausgebildet
ist und in axialer Richtung offen ist. Dieser Stirnseite liegt dann
auch das Förderrad
in axialer Richtung gegenüber,
und insbesondere dann, wenn die erste Verbindungskanalanordnung
wenigstens einen zu einer Oberfläche
des Gehäuses
offenen Verbindungskanal umfasst, kann dieser dann ebenfalls zu
dieser Stirnseite offen sein.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
vereinfachte Axialschnittansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten
Fluidfördereinrichtung;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Fluidfördereinrichtung
mit alternativer Ausgestaltung der ersten Verbindungskanalanordnung.
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In
der 1 ist eine Fluidfördereinrichtung in Form eines
beispielsweise zum Fördern
von Verbrennungsluft für
ein Fahrzeugheizgerät
einsetzbaren Seitenkanalgebläses 10 dargestellt.
Dieses Seitenkanalgebläse 10 umfasst
ein beispielsweise aus Metall im Gussverfahren hergestelltes Gehäuse 12, in
dem ein um eine Drehachse A sich ringartig erstreckender Förderkanal 14 ausgebildet
ist. Dieser Förderkanal 14 ist
zu einer axialen Stirnseite 16 des Gehäuses 12 offen, und
dieser Stirnseite 16 liegt ein um die Drehachse A drehbares
Förderrad 18 gegenüber. Auch
das Förderrad 18 weist
eine der ringartigen Geometrie des Förderkanals 14 entsprechende
ringartige Aussparung 20 mit darin vorgesehenen, in der
Figur jedoch nicht dargestellten Förderschaufeln auf. An der von
der Stirnseite 16 abgewandt liegenden Rückseite 22 des Gehäuses 12 ist
ein im Allgemeinen als Elektromotor ausgebildeter Antriebsmotor 24 vorgesehen.
Dieser weist eine Antriebswelle 26 auf, die eine zentrale,
zur Drehachse A vorzugsweise also konzentrische Öffnung 28 im Gehäuse 12 durchsetzt.
Die Antriebswelle 26 erstreckt sich bis in den Bereich
des Förderrads 18 und
ist mit diesem drehfest verbunden. Durch Erregen des Antriebsmotors 24 kann
das Förderrad 18 in
Drehung um die Drehachse A versetzt werden, so dass die an sich
bekannte Förderwirkung
generiert werden kann. Der Antriebsmotor 24 umfasst einen
hier allgemein als Motorkörper 30 bezeichneten
Bereich, der beispielsweise das Motorgehäuse, den Wicklungsbereich bzw.
den mit der Antriebswelle 26 auch gekoppelten Ankerbereich
und dergleichen umfasst. Hier ist es beispielsweise denkbar, dass
zumindest Teile dieses Körperbereichs 30,
also beispielsweise Teile des Motorgehäuses, auch vom Gehäuse 12 bereitgestellt werden.
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Bei
dem in 2 in perspektivischer Ansicht gezeigten Gehäuse 12 erkennt
man den zur Stirnseite 16 offenen Förderkanal 14. Dieser
weist einen Ansaugbereich 32 auf, in welchen über eine
Eintrittsöffnung 34 das
zu fördernde
Medium, also beispielsweise Luft, eintreten kann bzw. angesaugt
wird. Dieses Medium strömt
dann bei der durch die Drehung des Förderrads 18 generierten
Förderwirkung
entlang des ringartigen Förderkanals 14 zu
einem Ausstoßbereich 36 des
Förderkanals 14,
wo es über
eine Austrittsöffnung 38 aus
dem Förderkanal 14 austritt und
zu dem zu speisenden Bereich, also beispielsweise dem Brennerbereich
eines Fahrzeugheizgerätes,
strömen
kann. Zwischen dem Ausstoßbereich 36 und
dem Ansaugbereich 32 liegt ein Unterbrecherbereich 35.
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Wieder
zurückkehrend
zur 1 erkennt man, dass im Bereich der im Gehäuse 12 ausgebildeten Öffnung 28 eine
hier allgemein mit 40 bezeichnete Dichtungsanordnung vorgesehen
ist. Diese Dichtungsanordnung 40, die auch die Funktion
der Lagerung der Antriebswelle 16 aufweisen kann, sorgt dafür, dass
das Entweichen des zu fördernden
Mediums über
den zwischen dem Förderrad 18 und
der Stirnseite 16 des Gehäuses 12 gebildeten
spaltartigen Zwischenraum 42 und die Öffnung 28 so weit
als möglich
unterbunden wird. Hier ist zu berücksichtigen, dass auch bei
nur geringer Höhe
der Zwischenraum 42 die Öffnung 28 oftmals
unvermeidbar in Verbindung mit dem Förderkanal 14 steht
und somit in dem Zwischenraum 42 ein gewisser Überdruck
im Vergleich zum Umgebungsdruck herrschen kann, der sich dann auch
in der Öffnung 28 ausbilden
würde. Je
nachdem, wie stark die Dichtungswirkung der Dichtungsanordnung 40 ist,
ist dann die Gefahr einer Leckage über die Dichtungsanordnung 40 hinweg mehr
oder weniger groß.
Dabei ist zu berücksichtigen,
dass, je nach Einsatzzweck, die Antriebswelle 26 im Vergleich
zu dem als feststehend zu betrachtendem Gehäuse 12 eine vergleichsweise
hohe Drehzahl aufweisen kann und somit die Dichtungsanordnung 40 einer
entsprechend hohen mechanischen Belastung unterliegt. Vor allem
nach längerer Betriebslebensdauer
und dabei zwangsweise auftretenden Verschleiß einer derartigen Dichtungsanordnung 40 kann
es zu Leckagen kommen.
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Um
dem entgegenzuwirken, ist bei dem in 1 dargestellten
Seitenkanalgebläse 10 eine
erste Verbindungskanalanordnung 44 vorgesehen. Diese umfasst
im dargestellten Beispiel eine Verbindungsöffnung 46, die eine
Verbindung zwischen dem Förderkanal 14 und
der Öffnung 28 herstellt.
Insbesondere mündet
die Verbindungsöffnung 46 in
die Öffnung 28 in
einen Bereich 48 derselben ein, der an der vom Motorkörper 30 abgewandten,
also der Stirnseite 16 bzw. dem Förderrad 18 zugewandten
Seite 50 der Dichtungsanordnung 40 liegt. Weiter
erkennt man, dass die Verbindungsöffnung 46 in den Förderkanal 14 im
Bereich des Ansaugbereichs 32, vorzugsweise in demjenigen
Umfangsbereich, in dem die Eintrittsöffnung 35 liegt, einmündet. Dies
bedeutet, dass die Verbindungsöffnung 46 eine
Verbindung zwischen dem Bereich 48 der Öffnung 28 und dem Förderkanal 14 in
einem Bereich herstellt, in dem im Förderbetrieb ein geringerer
Druck vorherrschen wird, als beispielsweise in der Umgebung, da
eben dort die Ansaugwirkung, also ein Unterdruck im Vergleich zum
Umgebungsdruck generiert wird. Ein erster Effekt dieser ersten Verbindungskanalanordnung 44 ist
also, dass dann, wenn beispielsweise aufgrund des Vorhandenseins
des spaltartigen Zwischenraums 42 zu förderndes Medium in den Bereich 48 der Öffnung 28 gelangt,
dieses Medium aufgrund des über
die erste Verbindungskanalanordnung 44, also den Verbindungskanal 46,
hergestellte Verbindung zu einem Bereich niedrigen Drucks wieder
abgezogen wird und über
den Verbindungskanal 46 in den Ansaugbereich 32 gelangt
und somit wieder dem Förderkreislauf
zugeführt
wird.
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Man
erkennt weiterhin, dass in dem Gehäuse 12 eine zweite
Verbindungskanalanordnung 52 vorgesehen ist. Auch diese
umfasst beispielsweise eine Verbindungsöffnung 54, die in
einen Bereich 56 der Öffnung 28 einmündet, der
an der dem Motorkörper 30 zugewandten
und somit von der Stirnseite 16 bzw. dem Förderrad 18 abgewandten
Seite 58 der Dichtungsanordnung 40 liegt. Weiterhin
ist die zweite Verbindungskanalanordnung 52, also im dargestellten
Beispiel die Verbindungsöffnung 54 beispielsweise
in einem radial außen
liegenden Bereich des Gehäuses 12 zur
Umgebung hin offen. Durch das Vorhandensein der zweiten Verbindungskanalanordnung 52 wird
also zwangsweise dafür
gesorgt, dass im Bereich 56 der Öffnung 28 ein Druck
vorherrscht, der näherungsweise
dem außerhalb
des Seitenkanalgebläses 10 vorherrschenden
Umgebungsdruck entspricht, und zwar unabhängig davon, ob bzw. wie stark
der Motorkörper 30 dazu
in der Lage ist, die Öffnung 28 abzudichten.
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Unter
Berücksichtigung
bzw. in Kombination mit dem vorangehend beschriebenen Effekt der
ersten Verbindungskanalanordnung 44, also dem Erzeugen
eines im Vergleich zur Umgebung niedrigeren Druckes im Bereich 48 der Öffnung 28 wird
somit zwangsweise dafür
gesorgt, dass über
die Dichtungsanordnung 40 hinweg ein Druckgefälle entsteht,
bei dem auf der Seite 58 der Dichtungsanordnung 40 ein
höherer
Druck herrscht, als auf der Seite 50. Eine über die
Dichtungsanordnung 40 hinweg mögliche Leckage, vorhanden durch
die Bauart der Dichtungsanordnung 40 oder/und induziert
durch im Betrieb auftretenden Verschleiß, kann somit nicht zur Folge
haben, dass Fluid aus dem Bereich 48 der Öffnung 28 in
den Bereich 56 der Öffnung 28 gelangt. Vielmehr
wird sich bei derartiger Durchlässigkeit
der Dichtungsanordnung 40 zwangsweise eine Strömung vom
Bereich 56 in den Bereich 48 und über die erste
Verbindungskanalanordnung 44 in den Ansaugbereich 32 des
Förderkanals 14 einstellen.
Insbesondere dann, wenn ein derartiger Aufbau zum Fördern von
Luft eingesetzt wird, hat dies zur Folge, dass eine möglicherweise
auftretende Undichtigkeit im Bereich der Dichtungsanordnung 40 keinerlei
Beeinträchtigung
der Fördereffizienz
zur Folge hat. Diese Undichtigkeit hat lediglich die Konsequenz,
dass ein Teil der in den Ansaugbereich 32 des Förderkanals 14 gelangenden
Luft nicht über
die Eintrittsöffnung 34 strömt, sondern über die
zweite Verbindungskanalanordnung 52, die Bereiche 56 und 48 der Öffnung 28 und
die erste Verbindungskanalanordnung 44 in den Ansaugbereich 32 einströmt. Die Gesamtmenge
der einströmenden
Luft kann jedoch konstant gehalten werden.
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Ein
weiterer wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass wesentlich
kostengünstigere
und einfacher aufgebaute Dichtungen verwendet werden können, da
die Gefahr des Entweichens von zu förderndem Medium über die Öffnung 28 faktisch
ausgeschlossen werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn eine derartige Dichtungsanordnung auch die Lagerungsfunktion übernehmen soll
oder mit einer Lageranordnung kombiniert oder in diese integriert
werden soll.
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Eine
Abwandlung im Bereich der ersten Verbindungskanalanordnung 44 ist
in 2 dargestellt. Man erkennt hier das vorangehend
bereits erwähnte Gehäuse 12,
bei dem die erste Verbindungskanalanordnung 44 nunmehr
einen zur Stirnseite 16 offenen Verbindungskanal 60 umfasst.
Dieser mündet
ebenfalls in den Ansaugbereich 32 des Förderkanals 14 ein
und stellt somit eine Verbindung zwischen dem Bereich 48 der Öffnung 28 und
diesem Ansaugbereich 32 bereit. Hier kann also grundsätzlich die
gleiche Funktionalität
erhalten werden, wie sie vorangehend bereits beschrieben wurde,
wobei insbesondere bei Herstellung in einem Gießverfahren das Bereitstellen
der ersten Verbindungskanalanordnung 44 mit dem zur Stirnseite 16 offenen
Verbindungskanal 60 leichter realisierbar ist.
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Es
ist selbstverständlich,
dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung in anderer Art und
Weise ausgeführt
sein können,
als vorangehend beschrieben. So kann beispielsweise die erste Verbindungskanalanordnung 44 oder/und
die zweite Verbindungskanalanordnung 52 mehr als einen
Verbindungskanal oder eine Verbindungsöffnung umfassen. Auch kann
der Bereich der Einmündung
der ersten Verbindungskanalanordnung 44 in den Förderkanal 14 im
Vergleich zu den dargestellten variiert werden. Von Bedeutung oder
besonderem Vorteil ist jedoch, dass unter Berücksichtigung des Druckaufbaus
entlang des Förderkanals 14 die
Verbindung mit dem Förderkanal 14 noch
in einen Bereich erfolgt, in dem der vorherrschende Druck unter
dem beispielsweise im Bereich 56 der Öffnung 28 vorherrschenden Druck
liegt. Jeder derartige Bereich oder Längenabschnitt des Förderkanals 14 wird
im Sinne der vorliegenden Erfindung noch als dem Ansaugbereich 32 zugeordneter
Bereich interpretiert. Es ist selbstverständlich, dass der Strömungsquerschnitt
der jeweiligen Verbindungskanalanordnungen 44, 52 und selbstverständlich auch
der Eintrittsöffnung 34 auf die
gewünschten
einzustellenden Druckverhältnisse abgestimmt
sein kann. Weiterhin ist es selbstverständlich möglich, dass die zweite Verbindungskanalanordnung 52 alternativ
oder zusätzlich
zu der dargestellten Verbindungsöffnung
den Motorkörper 30 selbst
insofern umfassen kann, als dieser eben nicht strömungsdicht
abgekapselt ist, sondern eine Strömungsverbindung zwischen dem
Bereich 56 der Öffnung 28 und
der Umgebung herstellt.