DE102009006652B4 - Side channel blower, in particular secondary air blower for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Es sind Seitenkanalgebläse mit Vorrichtungen zur Minimierung von Geräuschemissionen bekannt, welche jedoch häufig nicht ausreichend sind und den zu fördernden Volumenstrom beschränken. Es wird daher ein Seitenkanalgebläse vorgeschlagen, bei dem der zumindest eine Förderkanal (12; 14) im Wesentlichen in tangentialer Richtung zum Auslass (20) führt, wobei sich eine Auslassöffnung (58) in der radial begrenzenden Wand (33) in Drehrichtung des Laufrades (4) bis zu einer Auslasskante (62) erstreckt, die in den Unterbrechungsbereich (28; 30) des zumindest einen Förderkanals (12; 14) ragt, wobei in Drehrichtung des Laufrades (4) unmittelbar hinter der Auslassöffnung (58) an der radial begrenzenden Wand (33) eine Ausnehmung (60) ausgebildet ist, die die Ausdehnung des Unterbrechungsbereiches (32) an der radial begrenzenden Wand (33) in Umfangsrichtung verringert. Durch eine derartige Ausführung wird eine weitere Geräuschreduzierung erreicht, und der geförderte Volumenstrom erhöht.There are side channel blowers with devices for minimizing noise emissions known, but which are often not sufficient and limit the volume flow to be funded. Therefore, a side channel blower is proposed in which the at least one delivery channel (12, 14) leads essentially in the tangential direction to the outlet (20), wherein an outlet opening (58) in the radially delimiting wall (33) in the direction of rotation of the impeller ( 4) extends to an outlet edge (62) which projects into the interruption region (28; 30) of the at least one delivery channel (12; 14), in the direction of rotation of the impeller (4) immediately behind the outlet opening (58) at the radially delimiting one Wall (33) has a recess (60) is formed, which reduces the expansion of the interruption region (32) on the radially delimiting wall (33) in the circumferential direction. By such a design, a further noise reduction is achieved, and increases the volume flow delivered.
Description
Die Erfindung betrifft ein Seitenkanalgebläse, insbesondere Sekundärluftgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem mehrteiligen Gehäuse, in dem ein axialer Einlass, der über einen Einlassbereich in zumindest einen sich im Wesentlichen ringförmig erstreckenden Förderkanal mündet, und ein Auslass ausgebildet sind, einem Laufrad, welches über eine Antriebseinheit antreibbar ist, drehbar im Gehäuse gelagert ist und Förderschaufeln aufweist, die mit dem gegenüberliegenden Förderkanal zusammenwirken und einem Unterbrechungsbereich zwischen dem Einlass und dem Auslass, in dem der zumindest eine Förderkanal in Umfangsrichtung unterbrochen ist.The invention relates to a side channel blower, in particular secondary air blower for an internal combustion engine having a multi-part housing, in which an axial inlet, which opens into at least one substantially annularly extending conveying channel via an inlet region, and an outlet, an impeller, which via a drive unit is drivable, is rotatably mounted in the housing and having conveying blades, which cooperate with the opposite conveying channel and an interruption area between the inlet and the outlet, in which the at least one conveying channel is interrupted in the circumferential direction.
Seitenkanalgebläse oder -pumpen sind allgemein bekannt und werden in einer Vielzahl von Anmeldungen beschrieben. Im Kraftfahrzeug dienen sie beispielsweise zur Förderung von Kraftstoff oder zum Einblasen von Sekundärluft in das Abgassystem. Der Antrieb erfolgt üblicherweise über einen Elektromotor, der das Laufrad antreibt. Das Laufrad ist an seinem Umfang im Wesentlichen derart ausgebildet, dass es mit dem ihm axial gegenüberliegenden Förderkanal einen umlaufenden Wirbelkanal bildet. Aus dem den Wirbelkanal bildenden Teil des Laufrads ragen Förderschaufeln senkrecht in Richtung zum gegenüberliegenden, im Gehäuse ausgebildeten Teil des Förderkanals, so dass zwischen den Förderschaufeln Taschen gebildet werden. Das geförderte Fluid in den Taschen erfährt bei Drehung des Laufrades durch die Förderschaufeln eine Beschleunigung in Umfangsrichtung sowie in radialer Richtung, so dass im Förderkanal eine umlaufende Wirbelströmung entsteht.Side channel blowers or pumps are well known and described in a variety of applications. In the motor vehicle, for example, they serve to convey fuel or to inject secondary air into the exhaust system. The drive is usually via an electric motor that drives the impeller. The impeller is formed at its periphery substantially such that it forms a circumferential vortex channel with the axially opposite conveying channel. From the vortex channel forming part of the impeller projecting blades projecting vertically toward the opposite, formed in the housing part of the conveyor channel, so that pockets are formed between the conveyor blades. The pumped fluid in the pockets undergoes an acceleration in the circumferential direction and in the radial direction during rotation of the impeller by the conveyor blades, so that in the conveyor channel, a circumferential vortex flow is formed.
Es sind Seitenkanalgebläse bekannt, bei denen lediglich ein Förderkanal an einer axialen Seite des Laufrades in einem Gehäuseteil ausgebildet ist, als auch Seitenkanalgebläse, bei denen an beiden axialen Seiten des Laufrades ein Förderkanal ausgebildet ist, wobei dann beide Förderkanäle fluidisch miteinander verbunden sind. Bei einem derartigen Seitenkanalgebläse ist einer der Förderkanäle in einem als Deckel dienenden Gehäuseteil ausgebildet, während der andere Förderkanal in dem Gehäuseteil ausgebildet ist, an dem üblicherweise die Antriebseinheit befestigt ist, an deren Welle das Laufrad zumindest drehfest angeordnet ist.There are side duct blowers are known in which only one conveyor channel is formed on one axial side of the impeller in a housing part, as well as side channel blower in which a delivery channel is formed on both axial sides of the impeller, then both conveyor channels are fluidly connected. In such a side channel blower one of the conveying channels is formed in a cover serving as a housing part, while the other conveying channel is formed in the housing part to which usually the drive unit is attached to the shaft of which the impeller is arranged at least rotationally fixed.
Um eine möglichst gute Förderung beziehungsweise Druckerhöhung zu erhalten, ist es notwendig, einen möglichst großen Teil des Umfangs des Förderkanals zu nutzen. Aus diesem Grund müssen Einlass und Auslass über den Umfang in Laufrichtung des Laufrades möglichst weit auseinander liegen, wobei eine Kurzschlussströmung zwischen dem Einlass und dem Auslass durch einen Unterbrechungsbereich zu verhindern ist. Als problematisch bei derartigen Seitenkanalgebläsen hat sich die hohe Geräuschentwicklung herausgestellt, welche insbesondere durch Pulsationen entsteht, die durch plötzliche Druckstöße der geförderten Luft auftreten.In order to obtain the best possible promotion or pressure increase, it is necessary to use as large a part of the circumference of the conveyor channel. For this reason, the inlet and the outlet have to be as far apart as possible over the circumference in the running direction of the impeller, whereby a short-circuit flow between the inlet and the outlet is to be prevented by an interruption area. A problem with such side channel blowers, the high noise has been found, which arises in particular by pulsations that occur due to sudden pressure surges of the extracted air.
Diese Druckstöße treten unter anderem unmittelbar nach dem Überstreichen jeder Förderschaufel am Anfang des Unterbrechungsbereiches auf, da in den Taschen zwischen den Förderschaufeln noch verdichtete Luft vorhanden ist, die nicht vollständig über den Auslass ausgestoßen wurde, welche bei Erreichen des Unterbrechungsbereiches plötzlich gegen dessen Wände beschleunigt werden. Dies führt zu deutlich erhöhten Geräuschemissionen.These pressure surges occur, inter alia, immediately after sweeping each bucket at the beginning of the break region, since in the pockets between the bucket still compressed air is present, which was not completely ejected through the outlet, which are accelerated when reaching the interruption area suddenly against the walls , This leads to significantly increased noise emissions.
Um dies zu vermeiden, wird in der
Durch eine derartige Ausführung können die auftretenden Geräusche zwar reduziert werden, jedoch wird der geförderte Fluidstrom weiterhin hinter der Auslassöffnung gegen den Unterbrecherbereich beschleunigt, so dass Druckstöße entstehen, die zu einer erhöhten Geräuschemission führen, da plötzliche Querschnittsänderungen hinter dem Unterbrechungsbereich für Teilvolumina des in den Taschen geförderten Volumens bei Erreichen des Unterbrechungsbereiches entstehen.By such a design, the noises occurring can indeed be reduced, but the funded fluid flow is further accelerated behind the outlet opening against the breaker area, so that pressure surges arise, which leads to an increased noise emission, since sudden cross-sectional changes behind the interruption area for partial volumes of the pockets in the funded volume when reaching the interruption area arise.
Des Weiteren ist aus der
Auch ist aus der
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Seitenkanalgebläse zu schaffen, mit dem die auftretenden Geräusche weiter reduziert werden können.It is therefore the task of creating a side channel blower with which the noise that occurs can be further reduced.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst. Im radial innen liegenden Bereich des Laufrades strömt das Fluid zwischen die Laufschaufeln und verlässt die Taschen zwischen den Förderschaufeln im radial außen liegenden Bereich. Durch den tangential auslaufenden Förderkanal überstreichen jeweils zunächst die Innenseiten der Fördertaschen den Unterbrechungsbereich des Förderkanals, so dass sich der Eintrittsquerschnitt bei Drehung des Laufrades stetig verringert. Das verdichtete Fluid kann die Fördertaschen im Bereich des Austritts ohne Strömungshindernisse verlassen. Auch das Fluid, welches sich noch in den Taschen befindet und in diesen beschleunigt wird und gegebenenfalls durch Verwirbelungen noch im weiter außenliegenden Bereich in die Taschen eingeströmt ist, kann über den in Drehrichtung hinter dem Förderkanal liegenden Bereich der Auslassöffnung die Taschen verlassen und ohne Strömungshindernisse ausströmen. So werden Druckstöße auf das Gehäuse verhindert und Geräuschemissionen verringert. Dadurch, dass in Drehrichtung des Laufrades hinter der Auslassöffnung an der radial begrenzenden Wand eine Ausnehmung ausgebildet ist, die die Ausdehnung des Unterbrechungsbereiches an der radial begrenzenden Wand in Umfangsrichtung verringert, wird ein zusätzlicher Entspannungsbereich für das geförderte Fluid hinter der Auslassöffnung geschaffen, in der die noch vorliegende Druckerhöhung aus der Tasche abgebaut werden kann, wodurch die auftretenden Druckpulsationen weiter verringert werden.This object is achieved by the characterizing part of the main claim. In the radially inner region of the impeller, the fluid flows between the blades and leaves the pockets between the impeller blades in the radially outer region. By the tangentially expiring conveyor channel first pass over the Inner sides of the conveyor pockets the interruption region of the conveying channel, so that the inlet cross section steadily decreases upon rotation of the impeller. The compressed fluid can leave the conveyor pockets in the area of the exit without flow obstacles. Also, the fluid, which is still in the pockets and is accelerated in these and possibly has flowed through turbulence in the outer area in the pockets, can leave the pockets on the lying in the direction of rotation behind the conveyor channel region of the outlet and flow without flow obstacles , This prevents pressure surges on the housing and reduces noise emissions. Characterized in that in the direction of rotation of the impeller behind the outlet opening on the radially delimiting wall a recess is formed, which reduces the expansion of the interruption region on the radially delimiting wall in the circumferential direction, an additional relaxation area for the pumped fluid is created behind the outlet opening, in which the still existing pressure increase can be removed from the bag, whereby the pressure pulsations occurring are further reduced.
Vorzugsweise wächst die Erstreckung der Auslassöffnung in Drehrichtung des Laufrades in Richtung zu dem Gehäuseteil des Sekundärluftgebläses, in dem der Einlass ausgebildet ist. Durch diese Ausführung wird der Strömungsvektor einer Wirbelsträhne im Bereich des Auslasses nachgebildet, wodurch eine zusätzliche Entleerung der Taschen erreicht wird.Preferably, the extension of the outlet opening in the direction of rotation of the impeller increases in the direction of the housing part of the secondary air blower, in which the inlet is formed. By this embodiment, the flow vector of an eddy in the region of the outlet is modeled, whereby an additional emptying of the pockets is achieved.
Eine zusätzliche Verbesserung wird dadurch erzielt, dass die Länge der Projektion der in Drehrichtung des Laufrades die Auslassöffnung begrenzenden Auslasskante zumindest so groß ist wie oder größer ist als der Abstand zwischen zwei Schaufeln des Laufrades. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine weitestgehende Entleerung des unter Druck stehenden Fluids aus der gesamten Tasche in den Auslass erreicht wird.An additional improvement is achieved in that the length of the projection of the outlet edge delimiting the outlet opening in the direction of rotation of the impeller is at least as great as or greater than the distance between two impeller blades. This will ensure that most of the pressurized fluid is drained from the entire bag to the outlet.
Vorzugsweise wächst die Erstreckung der Ausnehmung in Drehrichtung des Laufrades in Richtung zu dem Gehäuseteil des Sekundärluftgebläses, in dem der Einlass ausgebildet ist. Auf diese Weise werden zusätzlich Druckpulsationen vermindert, da der Entspannungsweg vergrößert wird.Preferably, the extension of the recess in the direction of rotation of the impeller increases in the direction of the housing part of the secondary air blower, in which the inlet is formed. In this way, additional pressure pulsations are reduced because the relaxation path is increased.
In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform wächst die Erstreckung der Auslassöffnung in Drehrichtung des Laufrades axial in Richtung zum Einlass des Sekundärluftgebläses stärker als die Erstreckung der Ausnehmung in Drehrichtung, so dass ein Winkel zwischen der Auslasskante der Auslassöffnung und einer Unterbrecherkante ausgebildet ist. Durch die beim Überstreichen der Ausnehmung ausströmenden Luft ändert sich der Druck des Fluides in der Tasche und damit die Größe des Geschwindigkeitsvektors in Umfangsrichtung. Somit ändert sich die Richtung des Geschwindigkeitsvektors der Wirbelsträhne, was hier zur möglichst guten Entleerung der Taschen auch hinter der Einlassöffnung zur Verringerung der Druckstöße genutzt wird.In a further embodiment, the extension of the outlet opening increases in the direction of rotation of the impeller axially towards the inlet of the secondary air blower stronger than the extension of the recess in the direction of rotation, so that an angle between the outlet edge of the outlet opening and an interruptor edge is formed. The air flowing out of the recess changes the pressure of the fluid in the pocket and thus the size of the velocity vector in the circumferential direction. Thus, the direction of the velocity vector of the hurdles changes, which is used here for the best possible emptying of the pockets also behind the inlet opening to reduce the pressure surges.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse zwei axial gegenüberliegende Förderkanäle auf, wobei die Förderschaufeln des Laufrades zu beiden axialen Seiten des Laufrades den Förderkanälen zugewandt sind und die Erstreckung der Auslassöffnung in Drehrichtung des Laufrades axial von einem Umfangsring des Laufrades in Richtung zu den axialen Enden der Förderschaufeln wächst. Auf diese Weise wird die Wirbelbildung beider Förderkanäle beziehungsweise beider Laufradseiten bei der Ausformung der Auslassöffnung beachtet, um eine möglichst gute Entleerung der Taschen und somit eine große Fördermenge zu erreichen, wobei die Geräuschemissionen durch Vermeidung von Druckstößen an beiden axial gegenüberliegenden Seiten des Ausstossbereiches weiter sinken.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the housing has two axially opposite conveyor channels, wherein the impeller blades of the impeller facing the conveyor channels to both axial sides of the impeller and the extension of the outlet opening in the direction of rotation of the impeller axially from a peripheral ring of the impeller in the direction of the axial ends of the conveyor blades grows. In this way, the vortex formation of both conveyor channels or both impeller sides is taken into account in the formation of the outlet opening to achieve the best possible emptying of the pockets and thus a large flow rate, the noise emissions continue to decrease by avoiding pressure surges on both axially opposite sides of the ejection area.
Vorzugsweise wächst die Erstreckung der Ausnehmung in Drehrichtung des Laufrades axial vom Umfangsring des Laufrades in Richtung zu den axialen Enden der Förderschaufeln, wodurch auch die Entspannung des geförderten Fluids hinter der Auslassöffnung bezüglich beider Förderkanäle zur Geräuschreduzierung genutzt wird.Preferably, the extent of the recess in the direction of rotation of the impeller grows axially from the peripheral ring of the impeller toward the axial ends of the impeller blades, whereby the relaxation of the funded fluid is used behind the outlet opening with respect to both conveyor channels for noise reduction.
Es wird somit ein Seitenkanalgebläse geschaffen, bei dem im Vergleich zu bekannten Seitenkanalgebläsen der ausgestoßene Volumenstrom bei gleicher Baugröße der Pumpe erhöht wird und gleichzeitig nach außen dringende Geräusche durch auftretende Druckstöße im Bereich des Auslasses und des Unterbrechungsbereiches deutlich reduziert werden.Thus, a side channel blower is provided in which compared to known side channel blowers the expelled volume flow is increased with the same size of the pump and at the same time outwardly urgent noise due to pressure surges occurring in the region of the outlet and the interruption range are significantly reduced.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Seitenkanalgebläses ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment of a side channel blower according to the invention is shown in the drawings and will be described below.
Das in
Das Laufrad
Um eine möglichst gute Förderleistung und Druckerhöhung zu erlangen, ist der axiale Einlass
In den
Das Deckelteil
Radial hinter einer Wand
Radial vor einer Wand
Erfindungsgemäß sind die Förderkanäle
In der hier gezeigten Ausführungsform erstreckt sich eine Auslasskante
Zusätzlich zu dieser besonderen Ausformung der Auslassöffnung
Betrachtet man nun die Bewegung einer einzelnen zum Deckelteil
Die hinter der Auslassöffnung
Das beschriebene Seitenkanalgebläse zeichnet sich durch eine deutliche Verringerung der Geräuschemissionen im Vergleich zu bekannten Seitenkanalgebläsen aus. Gleichzeitig wird eine hohe Förderrate erreicht.The described side channel blower is characterized by a significant reduction in noise emissions compared to known side channel blowers. At the same time, a high delivery rate is achieved.
Es sollte jedoch deutlich sein, dass verschiedene Modifikationen des im Ausführungsbeispiel beschriebenen Seitenkanalgebläses möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. So kann es sich insbesondere um eine Pumpe mit nur einem Seitenkanal handeln oder die Auslassöffnung und Unterbrecherform können sowohl bezüglich des den größeren Strom führenden zum Einlass weisenden Kanal als auch zum gegenüberliegenden Kanal korrespondierend ausgestaltet sein. In diesem Fall wäre es erforderlich, die Austrittsöffnung mit zwei Schrägen auszugestalten, die die Austrittsöffnung von der Höhe des Umfangsringes aus nach oben und unten entsprechend erweitern.However, it should be clear that various modifications of the side channel blower described in the embodiment are possible without departing from the scope of the main claim. In particular, this may be a pump with only one side channel, or the outlet opening and interruptor shape may be configured correspondingly both with respect to the inlet channel leading to the larger current and to the channel opposite to it. In this case, it would be necessary to design the outlet opening with two bevels, which expand the outlet opening from the height of the peripheral ring upwards and downwards accordingly.
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