DE102013220668A1

DE102013220668A1 - Laufrad für eine insbesondere als Seitenkanalgebläse ausgebildete Seitenkanal-Strömungsmaschine

Info

Publication number: DE102013220668A1
Application number: DE201310220668
Authority: DE
Inventors: Peter Köppler
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-04-16
Also published as: US10273960B2; CN105683580A; WO2015055565A1; EP3058230A1; US20160258436A1

Abstract

Ein Laufrad (4) für eine Seitenkanal-Strömungsmaschine (2) hat Laufradschaufeln, bei denen der Einlassbereich (15) zum Auslassbereich (16) versetzt ist. Der Einlassbereich (15) ist mit dem Auslassbereich (16) über einen geneigten Übergangsbereich (17) verbunden. Das Laufrad ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad der Seitenkanal-Strömungsmaschine (2) und lässt sich besonders kostengünstig fertigen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für eine insbesondere als Seitenkanalgebläse ausgebildete Seitenkanal-Strömungsmaschine, welches in zumindest einer seiner Stirnseiten einen Kranz Schaufelkammern begrenzte Laufradschaufeln hat, wobei die Laufradschaufeln in einer Draufsicht auf die Stirnseite des Laufrades jeweils einen radial inneren Einlassbereich und einen radial äußeren Auslassbereich aufweisen und die Laufradschaufeln im Einlassbereich und im Auslassbereich jeweils unterschiedlich geneigt sind.
Seitenkanal-Strömungsmaschinen werden insbesondere in Kraftfahrzeugen zum Fördern von Kraftstoff oder zur Absaugung von Gasen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Bei dem für ein Seitenkanalgebläse bekannten Laufrad sind die Laufradschaufeln gekrümmt und in Drehrichtung geneigt. Ebenso sind räumlich gekrümmte Laufradschaufeln aus der Praxis bekannt. Die Formgebung der Laufradschaufeln trägt maßgeblich zu dem mit der Seitenkanal-Strömungsmaschine erreichten Wirkungsgrad bei. Nachteilig bei den bekannten Laufrädern ist jedoch, dass sich räumlich gekrümmte Laufradschaufeln nur sehr schwierig fertigen lassen. Dieser Nachteil ist jedoch insbesondere bei Bauteilen für Kraftfahrzeuge besonders schwerwiegend, weil in Großserienfertigung der Wunsch nach besonders einfacher Fertigungstechnik besteht.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Laufrad der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass es einen hohen Wirkungsgrad der Seitenkanal-Strömungsmaschine ermöglicht und besonders einfach zu fertigen ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die an die Stirnseite des Laufrades angrenzende Kanten der Laufradschaufeln im Einlassbereich und im Auslassbereich zueinander versetzte Abschnitte haben und dass der Einlassbereich und der Auslassbereich über einen geneigten Übergangsbereich miteinander verbunden sind.
Durch diese Gestaltung werden die Laufradschaufeln in unterschiedliche Abschnitte unterteilt. Diese Abschnitte weisen jeweils für sich eine einfach zu fertigende Form auf. Solche Formen lassen sich kostengünstig aus Kunststoff im Spritzgussverfahren mittels einfach zu entformender Werkzeuge schaffen. Weiterhin können diese Abschnitte für die jeweilige Funktion im Einlassbereich und im Auslassbereich für einen möglichst hohen Wirkungsgrad gefertigt sein. Damit ermöglicht das erfindungsgemäße Laufrad die Erzeugung eines besonders hohen Wirkungsgrades der Seitenkanal-Strömungsmaschine bei einem bei geringem Fertigungsaufwand.
Die zueinander versetzten Abschnitte der Laufradschaufeln und deren geneigter Übergangsbereich könnten sich bis zu dem Grund der Schaufelkammern erstrecken. Eine Strömung entlang des Grundes der Schaufelkammer gestaltet sich jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verwirbelungsfrei, wenn das der Stirnseite abgewandte Ende der Laufradschaufeln einen kontinuierlichen Kreisbogen aufweist. Durch diese Gestaltung haben die Laufradschaufeln im Einlassbereich und im Auslassbereich unterschiedliche Winkel zur Orthogonalen der Stirnseite des Laufrades.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades der mit dem Laufrad ausgestatteten Strömungsmaschine trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn der Einlassbereich in Drehrichtung des Laufrades stärker geneigt ist als der Auslassbereich.
Das Laufrad lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach entformen, wenn die Laufradschaufeln im Einlassbereich und im Auslassbereich jeweils eben oder nahezu eben gestaltet sind.
Nahezu eben gestaltete Einlass- und Auslassbereiche lassen sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mathematisch einfach festlegen, wenn die an die Stirnseite des Laufrades angrenzende Kante der Laufradschaufeln die Form einer Tangens-hyperbolicus Funktion beschreibt. Dies trägt zur weiteren Verringerung der Fertigungskosten des Laufrades bei.
Zur weiteren Vereinfachung der Fertigung des Laufrades trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die an die Stirnseite angrenzende Kante der Laufradschaufeln über die gesamte Länge die gleiche Wandstärke aufweist.
Die Laufradschaufeln könnten beispielsweise wie beim Stand der Technik in Umfangsrichtung des Laufrades geneigt sein. Zur weiteren Vereinfachung der Fertigung des Laufrades trägt es jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn an die Stirnseite angrenzende Kante der Laufradschaufeln im Einlassbereich und im Auslassbereich auf das Zentrum des Laufrades weist.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 schematisch eine Seitenkanal-Strömungsmaschine zur Absaugung von Gasen einer Entlüftung,
2 perspektivisch einen Teilbereich eines Laufrades der Seitenkanal-Strömungsmaschine aus 1,
2a stark vergrößert eine Schaufelkammer des Laufrades aus 2.
1 zeigt schematisch eine von einem Elektromotor 1 angetriebene Seitenkanal-Strömungsmaschine 2 zur Absaugung von Gasen aus einem Kraftstoffbehälter 3. Die Strömungsmaschine 2 hat ein vor einer Gehäusewand 4 drehbar angeordnetes, und auf einer Welle 5 des Elektromotors 1 befestigtes Laufrad 6. Die Gehäusewand 4 weist einen Einlasskanal 7 und einen Auslasskanal 8 auf. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind der Einlasskanal 7 und der Auslasskanal 8 in die Zeichenebene gedreht dargestellt. In der Gehäusewand 4 ist ein teilringförmiger Kanal 9 angeordnet. Der teilringförmige Kanal 9 erstreckt sich von dem Einlasskanal 7 bis zu dem Auslasskanal 8. Das Laufrad 6 hat dem teilringförmigen Kanal 9 gegenüberstehend einen Kranz Schaufelkammern 10. Die Schaufelkammern 10 werden zu 2 näher erläutert. Der Einlasskanal 7 ist mit einem an dem Kraftstoffbehälter 3 angeordneten Aktivkohlefilter 11 verbunden. Hierdurch können im Aktivkohlefilter 11 angesammelte Gase von der Seitenkanal-Strömungsmaschine 2 abgesaugt werden. In einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform können die Seitenkanal-Strömungsmaschine 2 und der Aktivkohlefilter 11 auch derart angeordnet werden, dass die Gase aus dem Aktivkohlefilter 11 ausgeblasen werden. Der Aktivkohlefilter 11 ist Teil einer Entlüftungseinrichtung 12 des Kraftstoffbehälters 3.
2 zeigt vergrößert einen den Kranz Schaufelkammern 10 aufweisenden Teilbereich des Laufrades 4 aus 1. Hierbei ist zu erkennen, dass die Schaufelkammern 10 von Laufradschaufeln 13 begrenzt sind. 2a zeigt zur Verdeutlichung stark vergrößert eine der Schaufelkammern 10 mit zwei Laufradschaufeln 13. Die Laufradschaufeln 13 haben jeweils eine mit der Stirnseite des Laufrades 4 abschließende Kante 14 mit einem radial inneren Einlassbereich 15 und einem radial äußeren Auslassbereich 16. Der Einlassbereich 15 und der Auslassbereich 16 sind zueinander versetzt angeordnet und über einen geneigten Übergangsbereich 17 miteinander verbunden. In einer Draufsicht auf das Laufrad 6 weist die an die Stirnseite angrenzende Kante 14 die Form einer Tangens-hyperbolicus Funktion auf. Die der Stirnseite abgewandte Ende der Kante 14 weist einen kontinuierlichen Kreisbogen 18 auf. Hierdurch sind die Laufradschaufeln 13 im Einlassbereich 15 und im Auslassbereich 16 unterschiedlich stark geneigt zur Drehrichtung des Laufrades 4. Weiterhin zeigt 2, dass die an die Stirnseite angrenzende Kante 14 der Laufradschaufeln 13 mit den Einlassbereichen 15 und den Auslassbereichen 16 in das Zentrum des Laufrades 4 weisen.

Claims

Laufrad (4) für eine insbesondere als Seitenkanalgebläse ausgebildete Seitenkanal-Strömungsmaschine (2), welches in zumindest einer seiner Stirnseiten einen Kranz Schaufelkammern (10) begrenzte Laufradschaufeln (13) hat, wobei die Laufradschaufeln (13) in einer Draufsicht auf die Stirnseite des Laufrades (4) jeweils einen radial inneren Einlassbereich (15) und einen radial äußeren Auslassbereich (16) aufweisen und die Laufradschaufeln (13) jeweils im Einlassbereich (15) und im Auslassbereich (16) unterschiedlich geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Stirnseite des Laufrades (4) angrenzende Kanten (14) der Laufradschaufeln (13) im Einlassbereich (15) und im Auslassbereich (16) jeweils zueinander versetzte Abschnitte haben und dass der Einlassbereich (15) und der Auslassbereich (16) über einen geneigten Übergangsbereich (17) miteinander verbunden sind.
Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der Stirnseite abgewandte Ende der Laufradschaufeln (13) einen kontinuierlichen Kreisbogen (18) aufweist.
Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassbereich (15) in Drehrichtung des Laufrades (4) stärker geneigt ist als der Auslassbereich (16).
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufradschaufeln (13) im Einlassbereich (15) und im Auslassbereich (16) jeweils eben oder nahezu eben gestaltet sind.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Stirnseite des Laufrades (4) angrenzende Kante (14) der Laufradschaufeln (13) die Form einer Tangens-hyperbolicus Funktion beschreibt.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Stirnseite angrenzende Kante (14) der Laufradschaufeln (13) über die gesamte Länge die gleiche Wandstärke aufweist.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an die Stirnseite angrenzende Kante (14) der Laufradschaufeln (13) im Einlassbereich (15) und im Auslassbereich (16) auf das Zentrum des Laufrades (4) weist.