DE102008047909A1

DE102008047909A1 - Förderrad, insbesondere für ein Verbrennungsluftgebläse eines Fahrzeugheizgerätes, und Gebläse mit einem Förderrad

Info

Publication number: DE102008047909A1
Application number: DE200810047909
Authority: DE
Inventors: Dieter Götz; Hermann Wahl
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-09-20
Also published as: DE102008047909B4

Abstract

Ein Förderrad, insbesondere für ein Verbrennungsluftgebläse eines Fahrzeugheizgerätes, umfasst einen Radkörper (26), welcher in einem radial äußeren Bereich einen ringartigen, in Richtung der Drehachse (A) an einer axialen Seite (32) des Radkörpers (26) offenen Förderbereich (28) mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgend daran vorgesehenen Förderschaufeln (34) und radial innen an den Förderbereich (28) anschließend einen Nabenbereich (36) zur drehfesten Verbindung des Förderrads (24) mit einem Antriebsorgan (20) aufweist, wobei in dem Nabenbereich (36) an der einen axialen Seite (32) des Radkörpers (26) eine Mehrzahl von sich von radial innen nach radial außen erstreckenden Förderflächen (46) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Förderrad sowie ein damit ausgestattetes Gebläse, das beispielsweise als Verbrennungsluftgebläse in einem Fahrzeugheizgerät Einsatz finden kann. Bei derartigen auch als Seitenkanalgebläse bezeichneten Gebläsen sind die jeweiligen Förderräder mit einem Radkörper ausgebildet, der in einem radial äußeren Bereich einen allgemein ringartigen Förderbereich bildet. In diesem Förderbereich ist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Förderschaufeln an dem Förderradkörper vorgesehen, und der im Allgemeinen mit halbkreisartigem Querschnitt torusartig sich um eine Drehachse erstreckende Förderbereich bzw. das daran vorgesehene Fördervolumen ist zu einer axialen Seite des Radkörpers offen. Diesem Förderbereich liegt in einem Gebläsegehäuse ein entsprechend ringartig ausgebildeter Förderkanal gegenüber, der beispielsweise ebenfalls mit halbkreisartigem Querschnitt ausgebildet ist und einen Eintrittsbereich für das zu fördernde Medium, also beispielsweise Luft, sowie einen Austrittsbereich aufweist. Zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich ist ein Unterbrecherbereich vorgesehen.
Das durch einen Antriebsmotor zur Drehung um eine Drehachse anzutreibende Förderrad liegt dem Gebläsegehäuse mit geringem Abstand axial gegenüber, so dass der Förderbereich des Radkörpers und der Förderkanal im Gebläsegehäuse einander gegenseitig überdecken. Der dazwischen gebildete Spalt sollte möglichst gering sein, um Druckverluste aus dem durch den Förderbereich und den Förderkanal gebildeten Volumen heraus so gering als möglich zu halten. Da eine vollständige Abdichtung des Förderrads, insbesondere des Förderbereichs desselben, bezüglich des Gebläsegehäuses nicht möglich ist, wird zwangsweise eine Leckage des geförderten Mediums auch nach radial innen hin auftreten, insbesondere in denjenigen Bereich, in welchem eine Antriebswelle eines Antriebsmotors mit dem Förderrad verbunden ist und auch eine zugeordnete Öffnung im Gebläsegehäuse durchsetzt. Diese Leckageströmung bzw. Druck, der zwischen dem Förderrad und dem Gebläsegehäuse auch in dem radial innen an den Förderbereich anschließenden Nabenbereich des Radkörpers des Förderrads entsteht, belastet das Förderrad axial und belastet dementsprechend auch die Lagerung der Antriebswelle eines Antriebsmotors bzw. beeinflusst das Spaltmaß zwischen dem Förderrad und dem Gebläsegehäuse. Auch kann diese Leckageströmung zu einer Verschmutzung einer Wellendichtung und der Wellenlagerung der Antriebswelle des Antriebsmotors führen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Förderrad, insbesondere für ein Verbrennungsluftgebläse eines Fahrzeugheizgerätes, sowie ein mit einem Förderrad ausgestattetes Gebläse vorzusehen, bei welchen Druckverluste und damit einhergehende Leckageströmungen verringert werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Förderrad insbesondere für ein Verbrennungsluftgebläse eines Fahrzeugheizgerätes, umfassend einen Radkörper, welcher in einem radial äußeren Bereich einen ringartigen, in Richtung einer Drehachse an einer axialen Seite des Radkörpers offenen Förderbereich mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgend daran vorgesehenen Förderschaufeln und radial innen an den Förderbereich anschließend einen Nabenbereich zur drehfesten Verbindung des Förderrads mit einem Antriebsorgan aufweist, wobei in dem Nabenbereich an der einen axialen Seite des Radkörpers eine Mehrzahl von sich von radial innen nach radial außen erstreckenden Förderflächen vorgesehen ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Förderrad ist durch die am Nabenbereich vorgesehenen Förderflächen eine nach Art eines Radialverdichters wirksame Anordnung gebildet, die dafür sorgt, dass im Rotationsbetrieb des Förderrads eine Strömung von radial innen nach radial außen bzw. ein entspre chender Druck aufgebaut wird. Dieser Druck wirkt dem im Förderbereich selbst aufgebauten und eine Leckageströmung auch nach radial innen begünstigenden Druck entgegen, so dass im Idealfall bei Kompensation dieser Drücke eine Leckageströmung nach radial innen vollständig vermieden, zumindest jedoch deutlich verringert werden kann. Dies wiederum verhindert eine Funktionsbeeinträchtigung von Wellendichtungen und Wellenlagerungen für die Antriebswelle eines Antriebsmotors des Förderrads.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Förderflächen sich von radial innen nach radial außen im Wesentlichen geradlinig erstrecken.
Dabei können sich die Förderflächen im Wesentlichen entlang oder parallel zu einer Radiallinie erstrecken, oder bezüglich einer Radiallinie angestellt verlaufen.
Bei einer alternativen Ausgestaltungsvariante können die Förderflächen von radial innen nach radial außen in Umfangsrichtung gekrümmt verlaufen.
Um in einfacher Weise die Förderflächen im Nabenbereich des Radkörpers vorsehen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Förderflächen an in Umfangsrichtung aufeinander folgenden, sich von radial innen nach radial außen erstreckenden Fördervorsprüngen gebildet sind.
Dabei werden in Umfangsrichtung zwischen unmittelbar aufeinander folgenden Fördervorsprüngen Aussparungen gebildet, die jeweils in einer Umfangsrichtung dann durch eine Förderfläche begrenzt sind.
Die Fördervorsprünge können so ausgebildet sein, dass sie von radial innen nach radial außen eine im Wesentlichen konstante Breite aufweisen.
Bei einer alternativen, fertigungstechnisch besonders vorteilhaften Ausgestaltungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Aussparungen von radial innen nach radial außen mit im Wesentlichen konstanter Breite in Umfangs richtung ausgebildet sind. In diesem Falle können die zwischen einzelnen Fördervorsprüngen gebildeten Aussparungen beispielsweise durch Einfräsen von Nuten mit konstanter Breite erzeugt werden.
Um auch bei Vorsehen der grundsätzlich nach radial außen fördernden Förderflächen die Druckverluste aus dem Bereich des Förderbereichs so gering als möglich zu halten, wird vorgeschlagen, dass die Aussparungen nach radial außen zum Förderbereich hin abgeschlossen sind.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Aussparungen nach radial innen zu einem Verbindungsbereich offen sind. Dies begünstigt die Strömung des durch die Förderflächen nach radial außen zu fördernden Mediums von radial innen her. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Aussparungen nach radial innen zu einem Verbindungsbereich abgeschlossen sind.
Um eine gleichmäßige Druckverteilung in Umfangsrichtung zu erzielen und das Auftreten von Unwuchten zu vermeiden, wird weiter vorgeschlagen, dass die Förderflächen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt am Nabenbereich vorgesehen sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Gebläse, insbesondere Verbrennungsluftgebläse für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Gebläsegehäuse mit einem daran sich um die Drehachse ringartig erstreckenden, an einer axialen Seite des Gebläsegehäuses offenen Förderkanal mit einem Eintrittsbereich und einem durch einen Unterbrecherbereich von dem Eintrittsbereich getrennten Austrittsbereich, einen mit dem Gebläsegehäuse verbundenen Antriebsmotor mit einer eine Öffnung in dem Gebläsegehäuse durchsetzenden Antriebswelle, ein erfindungsgemäßes Förderrad, das in seinem Nabenbereich mit der Antriebswelle zur gemeinsamen Drehung um die Drehachse verbunden ist und mit der einen axialen Seite des Radkörpers der einen axialen Seite des Gebläsegehäuses gegenüber liegt.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
1 eine Längsschnittansicht eines Gebläses mit einem erfindungsgemäß aufgebauten Förderrad;
2 eine Axialansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten Förderrads.
Die 1 zeigt in vereinfachter Längsschnittdarstellung ein als so genanntes Seitenkanalgebläse aufgebautes Gebläse 10. Dieses umfasst einen beispielsweise aus Metall in einem Gussverfahren gefertigtes Gebläsegehäuse 12, das einen ringartigen Förderkanal 14 aufweist, der zu einer axialen Seite 16 des Gebläsegehäuses 12 in Richtung einer Drehachse A offen ist. Der Förderkanal 14 erstreckt sich ringartig um die Drehachse A und weist einen in der 1 nicht dargestellten Eintrittsbereich, einen ebenfalls nicht dargestellten Austrittsbereich sowie zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich ein Unterbrecherbereich auf. An der anderen axialen Seite 18 des Gebläsegehäuses 12 ist ein als Elektromotor ausgebildeter Antriebsmotor 21 vorgesehen und beispielsweise durch Verschraubung mit dem Gebläsegehäuse 12 fest verbunden. Eine Antriebswelle 20 des Antriebsmotors erstreckt sich durch eine dieser zugeordnete axiale Öffnung 22 im Gebläsegehäuse 12.
Der einen axialen Seite 16 des Gebläsegehäuses 12 mit geringem axialem Abstand gegenüber liegend ist ein allgemein mit 24 bezeichnetes Förderrad vorgesehen. Das Förderrad 24 weist einen beispielsweise ebenfalls in einem Gussverfahren aus Metall hergestellten Radkörper 26 auf, der in einem radial äußeren Bereich einen Förderbereich 28 bildet. Dieser Förderbereich stellt ein in seiner Querschnittskontur im Wesentlichen auch der Querschnittskontur des Förderkanals 14 entsprechendes, um die Drehachse A sich ringartig erstreckendes Fördervolumen 30 bereit und ist zu einer axialen Seite 32 des Förderrads 24 axial offen. In dem Förderbereich 28 ist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Förderschaufeln 34 vorgesehen, die mit gleichmäßigem oder variierendem Umfangsabstand zueinander an geordnet sein können.
Radial innen anschließend an den Förderbereich 28 weist der Radkörper 26 einen den Förderbereich mit der Antriebswelle 20 verbindenden Nabenbereich 36 auf. In seinem radial inneren Bereich kann der Nabenbereich 36 eine Öffnung 38 aufweisen, durch welche hindurch die Antriebswelle 20 geführt ist und beispielsweise durch Verschraubung oder in sonstiger Weise mit dem Nabenbereich 36 fest verbunden ist.
Der Nabenbereich 36 ist im Wesentlichen planar ausgebildet und liegt, ähnlich wie das gesamte Förderrad 24, dem Gebläsegehäuse 12 mit geringem axialen Abstand gegenüber.
Am Nabenbereich 36 ist in Umfangsrichtung aufeinander folgend eine Mehrzahl von in der 2 erkennbaren Fördervorsprüngen 40 gebildet. Diese erstrecken sich von radial innen nach radial außen und begrenzen in Umfangsrichtung zwischen sich jeweilige Aussparungen 42. Während die axialen Stirnflächen der Fördervorsprünge 40 näherungsweise auf gleichem axialen Niveau liegen, wie die dem Gebläsegehäuse 12 zugewandt liegenden Kanten 44 der Förderradschaufeln 34, liegen die Aussparungsbereiche 42 mit ihren Bodenbereichen bezüglich der einen axialen Seite 16 des Gebläsegehäuses 12 axial zurückversetzt.
Jeder Fördervorsprung 40 bildet mit einer seiner in Umfangsrichtung gelegenen Seitenflächen eine Förderfläche 46. Diese Förderflächen 46 erstrecken sich von radial innen nach radial außen. Bei Rotation des Förderrads 24, beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn in 2, bilden die an den in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Fördervorsprüngen 40 gebildeten Förderflächen 46 eine Anordnung, die derjenigen eines Radialgebläses entspricht. Die in Umfangsrichtung mitgenommene Luft wird durch die bei Rotation auf diese einwirkende Fliehkraft nach radial außen beschleunigt. Es wird damit ein Druck in radialer Richtung aufgebaut. Dieser Druck kompensiert den im Förderbereich 28 des Förderrads 24 aufgebauten und durch den spaltartigen Zwischenraum zwischen dem Förderrad 24 und dem Gebläsegehäuse 12 auch nach radial innen sich ausbreitenden bzw. entweichenden Druck, so dass einer Leckageströmung aus dem Fördervolumen 30 bzw. dem Förderkanal 14 nach radial innen entgegengewirkt werden kann. Dies vermeidet eine Strömung des geförderten Mediums, also beispielsweise Luft, nach radial innen in den Bereich der Öffnung 22 bzw. der Antriebswelle 20 und deren in der 1 nicht dargestellte Lagerung bzw. Dichtung.
Man erkennt in den 1 und 2, dass die Aussparungen 42 zwischen in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Fördervorsprüngen 40 nach radial außen hin bezüglich des Förderbereichs 28 des Fördervolumens 30 durch einen um die Drehachse A ringartig umlaufenden Wandungsbereich 48 getrennt und somit nach radial außen hin abgeschlossen sind. Die axiale Stirnseite dieses Wandungsbereichs 48 liegt vorzugsweise ebenfalls auf dem gleichen axialen Niveau, wie die Kanten 44 der Förderschaufeln 34.
Nach radial innen, also insbesondere zur Öffnung 38 im Nabenbereich 36 hin, können, wie die linke Hälfte der 1 dies veranschaulicht, die Aussparungen 42 radial offen sein, oder können, wie die rechte Hälfte der 1 dies veranschaulicht, die Aussparungen 42 durch einen auch in der 2 abschnittsweise gezeigten ebenfalls ringartigen Wandungsbereich 50 abgeschlossen sein. Ist ein derartiger Wandungsbereich 50 vorgesehen, so liegt dessen axiale Stirnfläche vorzugsweise ebenfalls auf dem gleichen Niveau, wie die Kanten 44 der Förderschaufeln 34 bzw. die axiale Stirnseite des ringartigen Wandungsbereichs 48.
Die 2 veranschaulicht verschiedene Geometrien der Fördervorsprünge im Nabenbereich 36. Die Fördervorsprünge 40 erstrecken sich geradlinig und im Wesentlichen entlang einer jeweiligen von der Drehachse A ausgehenden Radiallinie, so dass auch die daran gebildeten Förderflächen 46 sich im Wesentlichen entlang bzw. parallel zu einer derartigen Radiallinie erstrecken. Die Fördervorsprünge 40' erstrecken sich ebenfalls geradlinig von radial innen nach radial außen, sind jedoch bezüglich einer jeweiligen Radiallinie angestellt, so dass bei Rotation beispielsweise ihre radial äußeren Bereiche den radial inneren Bereichen voranlaufen. Selbstverständlich ist auch eine Anstellung in der entgegengesetzten Richtung möglich, so dass die radial äußeren Bereiche bei Rotation den radial inneren Bereichen nachlaufen.
Die Fördervorsprünge 40'' erstrecken sich von radial innen nach radial außen gekrümmt. Auch hier sind verschiedenste Geometrien der Fördervorsprünge 40'' bzw. den daran gebildeten Förderflächen 46 möglich. So können diese so verlaufen, dass von radial innen nach radial außen die jeweiligen Förderflächen 46 zunehmend voranlaufen, auch ist es möglich, einen radial mittleren Bereich so zu positionieren, dass er bezüglich des jeweiligen radial inneren und radial äußeren Bereichs in Rotationsrichtung zurückversetzt oder voranlaufend liegt.
Man erkennt in 1 weiter, dass die dort gezeigten Fördervorsprünge 40, 40' bzw. 40'' mit in radialer Richtung im Wesentlichen gleich bleibender Umfangsausdehnung, also Breite ausgebildet sind, was bedeutet, dass die zwischen derartigen Fördervorsprüngen gebildeten Aussparungen 42 nach radial außen hin in ihrer Breite zunehmen. Eine derartige Geometrie kann beispielsweise dann leicht erzielt werden, wenn das Förderrad 24 beispielsweise auch zusammen mit den daran vorgesehenen Förderschaufeln 34 in einem Gussverfahren hergestellt wird. Bei einer alternativen Variante ist es denkbar, die zwischen den Fördervorsprüngen gebildeten Aussparungen 42 mit von radial innen nach radial außen im Wesentlichen gleich bleibender Umfangsbreite auszugestalten, was das Fertigen der Aussparungen beispielsweise durch das Einfräsen von Nuten mit entsprechend konstanter Breite gestattet.
Es ist abschließend darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich bei einem Förderrad 24 die daran vorgesehenen Fördervorsprünge vorzugsweise mit zueinander gleicher Geometrie und im Wesentlichen auch gleichem Um fangsabstand ausgebildet sind. Weiter ist es selbstverständlich, dass die Verbindung der Fördervorsprünge 40' mit dem radial innen liegenden ringartigen Wandungsbereich 50 nur beispielhaft ist. Selbstverständlich könnten auch die in Zuordnung zu diesen Fördervorsprüngen 40' vorgesehenen Aussparungen 42 nach radial innen offen sein bzw. es könnte auch in Zuordnung zu anders gestalteten Fördervorsprüngen ein derartiger ringartiger Wandungsbereich 50 vorgesehen sein.
Ferner können die verschiedenen Förderflächen 46 so, wie in den 1 und 2 dargestellt, mit einer Flächennormalen ausgebildet sein, die in einer zur Drehachse A orthogonalen Ebene liegt. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Förderflächen 46 mit Flächennormalen bereitzustellen, die bezüglich einer derartigen Ebene geneigt sind, so dass beispielsweise die Förderflächen 46 mit ihren dem Gebläsegehäuse 12 näher liegenden Bereichen den weiter vom Gebläsegehäuse 12 entfernt liegenden Bereichen nachlaufen.

Claims

Förderrad insbesondere für ein Verbrennungsluftgebläse eines Fahrzeugheizgerätes, umfassend einen Radkörper (26), welcher in einem radial äußeren Bereich einen ringartigen, in Richtung einer Drehachse (A) an einer axialen Seite (32) des Radkörpers (26) offenen Förderbereich (28) mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgend daran vorgesehenen Förderschaufeln (34) und radial innen an den Förderbereich (28) anschließend einen Nabenbereich (36) zur drehfesten Verbindung des Förderrads (24) mit einem Antriebsorgan (20) aufweist, wobei in dem Nabenbereich (36) an der einen axialen Seite (32) des Radkörpers (26) eine Mehrzahl von sich von radial innen nach radial außen erstreckenden Förderflächen (46) vorgesehen ist.
Förderrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderflächen (46) sich von radial innen nach radial außen im Wesentlichen geradlinig erstrecken.
Förderrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderflächen (46) sich im Wesentlichen entlang oder parallel zu einer Radiallinie erstrecken.
Förderrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderflächen (46) in Umfangsrichtung bezüglich einer Radiallinie angestellt sind.
Förderrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderflächen (46) von radial innen nach radial außen in Umfangsrichtung gekrümmt verlaufen.
Förderrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderflächen (46) an in Umfangsrichtung aufeinander folgenden, sich von radial innen nach radial außen erstreckenden Fördervorsprüngen (40; 40'; 40'') gebildet sind.
Förderrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Fördervorsprüngen (40; 40'; 40'') Aussparungen (42) gebildet sind.
Förderrad nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorsprünge (40; 40'; 40'') von radial innen nach radial außen mit im Wesentlichen konstanter Breite in Umfangsrichtung ausgebildet sind.
Förderrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (42) von radial innen nach radial außen mit im Wesentlichen konstanter Breite in Umfangsrichtung ausgebildet sind.
Förderrad nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (42) nach radial außen zum Förderbereich (38) hin abgeschlossen sind.
Förderrad nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (42) nach radial innen zu einem Verbindungsbereich (38) offen sind.
Förderrad nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (42) nach radial innen zu einem Verbindungsbereich (38) abgeschlossen sind.
Förderrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderflächen (46) in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt am Nabenbereich (36) vorgesehen sind.
Gebläse, insbesondere Verbrennungsluftgebläse für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend: – ein Gebläsegehäuse (12) mit einem daran sich um die Drehachse (A) ringartig erstreckenden, an einer axialen Seite (16) des Gebläsegehäuses (12) offenen Förderkanal (14) mit einem Eintrittsbereich und einem durch einen Unterbrecherbereich von dem Eintrittsbereich getrennten Austrittsbereich, – einen mit dem Gebläsegehäuse (12) verbundenen Antriebsmotor (21) mit einer eine Öffnung (22) in dem Gebläsegehäuse (12) durchsetzenden Antriebswelle (20), – ein Förderrad (24) nach einem der vorangehenden Ansprüche, das in seinem Nabenbereich (36) mit der Antriebswelle (20) zur gemeinsamen Drehung um die Drehachse (A) verbunden ist und mit der einen axialen Seite (32) des Radkörpers (26) der einen axialen Seite (16) des Gebläsegehäuses (12) gegenüber liegt.