DE102015100214B4

DE102015100214B4 - Seitenkanalgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102015100214B4
Application number: DE102015100214.0A
Authority: DE
Inventors: Rainer Peters; Matthias Boutros-Mikhail
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2035-01-10
Also published as: CN107110169A; CN107110169B; WO2016110371A1; US10605270B2; US20180017084A1; DE102015100214A1

Abstract

Seitenkanalgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine miteinem Strömungsgehäuse,einem Laufrad (16), welches drehbar im Strömungsgehäuse angeordnet ist,Laufradschaufeln (32), die am radial äußeren Bereich des Laufrades (16) ausgebildet sind und nach radial außen offen ausgebildet sind, einem radialen Spalt (52) zwischen dem Laufrad (16) und einer das Laufrad (16) radial umgebenden Gehäusewand (54),einem Einlass (18) und einem Auslass (30) sowie zwei den Einlass (18) mit dem Auslass (30) verbindende Förderkanäle (20, 22) für ein Gas, die axial gegenüberliegend zu den Laufradschaufeln (32) im Strömungsgehäuse ausgebildet sind und über Zwischenräume zwischen den Laufradschaufeln (32) fluidisch miteinander verbunden sind,einer Antriebseinheit (14), über die das Laufrad (16) antreibbar ist, einem Unterbrechungsbereich (58) zwischen dem Auslass (30) und dem Einlass (18), in dem die Förderkanäle (20, 22) in Umfangsrichtung unterbrochen sind,dadurch gekennzeichnet, dassein radialer Unterbrecherspalt (64) zwischen dem Laufrad (16) und der radial begrenzenden Gehäusewand (54) im gesamten Unterbrechungsbereich (58) dem 0,005 bis 0,03-fachen des Laufraddurchmessers entspricht, wobei sich der Unterbrechungsbereich (58) über einen Winkel von 20° bis 40° des Gesamtumfangs des Strömungsgehäuses erstreckt und die Laufradschaufeln (32) im Querschnitt derart V-förmig ausgebildet sind, dass die Laufradschaufeln (32) sich in Drehrichtung geneigt zur Drehachse in Richtung ihres gegenüberliegenden Förderkanals (20, 22) erstrecken, und wobei das Laufrad mit einer Geschwindigkeit von 12.000 bis 24.000 1/min angetrieben ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Seitenkanalgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Strömungsgehäuse, einem Laufrad, welches drehbar im Strömungsgehäuse angeordnet ist, Laufradschaufeln, die am radial äußeren Bereich des Laufrades ausgebildet sind und nach radial außen offen ausgebildet sind, einem radialen Spalt zwischen dem Laufrad und einer das Laufrad radial umgebenden Gehäusewand, einem Einlass und einem Auslass sowie zwei den Einlass mit dem Auslass verbindende Förderkanäle für ein Gas, die axial gegenüberliegend zu den Laufradschaufeln im Strömungsgehäuse ausgebildet sind und über Zwischenräume zwischen den Laufradschaufeln fluidisch miteinander verbunden sind, einer Antriebseinheit, über die das Laufrad antreibbar ist und einem Unterbrechungsbereich zwischen dem Auslass und dem Einlass, in dem die Förderkanäle in Umfangsrichtung unterbrochen sind.
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 oder zur Förderung von Wasserstoff für PEM-Brennstoffzellensysteme. Der Antrieb erfolgt üblicherweise über einen Elektromotor, auf dessen Ausgangswelle das Laufrad angeordnet ist. 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 zumeist 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. Das Laufrad ist an seinem Umfang im Wesentlichen derart ausgebildet, dass es mit dem ihm das Laufrad umgebenden Förderkanal oder den umgebenden Förderkanälen einen oder zwei umlaufende Wirbelkanäle bildet.
Bei Seitenkanalgebläsen mit zwei axial gegenüberliegenden Wirbelkanälen sind die Laufradschaufeln über einen radialen Abschnitt axial in zwei dem jeweils gegenüberliegenden Förderkanal zugeordnete Abschnitte unterteilt. Zwischen den Laufradschaufeln werden Taschen ausgebildet, in denen das geförderte Fluid bei Drehung des Laufrades durch die Laufradschaufeln eine Beschleunigung in Umfangsrichtung sowie in radialer Richtung erhält, so dass im Förderkanal eine umlaufende Wirbelströmung entsteht. Ein Überströmen von einem Förderkanal zum anderen entsteht bei radial offen ausgebildeten Laufrädern zumeist über den Spalt zwischen dem radialen Ende des Laufrades und der radial gegenüberliegenden Gehäusewand.
Um eine möglichst gute Förderung beziehungsweise Druckerhöhung zu erhalten, sind bei der Förderung von Gasen und Flüssigkeiten unterschiedliche Maßnahmen aufgrund des unterschiedlichen Verhaltens bei der Förderung kompressibler oder nicht beziehungsweise gering kompressibler Medien getroffen worden.
Des Weiteren ist bei der Förderung in Seitenkanalgebläsen die Geräuschentwicklung zu beachten, denn es treten akustisch störende Druckstöße unmittelbar nach dem Überstreichen jeder Laufradschaufel am Anfang des Unterbrechungsbereiches auf, da in den Taschen zwischen den Laufradschaufeln noch verdichtetes Gas vorhanden ist, welches nicht vollständig über den Auslass ausgestoßen wurde und beim Erreichen des Unterbrechungsbereiches plötzlich gegen dessen Wände beschleunigt wird. Dies führt zu deutlich erhöhten Geräuschemissionen.
Aus diesem Grund sind verschiedene Auslasskonturen und Ausformungen des Unterbrecherbereiches bekannt geworden. So wird in der DE 10 2010 046 870 A1 ein Seitenkanalgebläse vorgeschlagen, bei dem an der radial begrenzenden Gehäusewand hinter dem Auslass Ausnehmungen ausgebildet sind, die sich über ein mehrfaches des Schaufelabstandes in Umfangsrichtung erstrecken, so dass der Unterbrechungsbereich an der Gehäusewand gestuft ausgebildet ist. Hierdurch wird die Geräuschentwicklung zwar verbessert, jedoch erstreckt sich der Unterbrechungsbereich bei einer solchen Ausführung über einen Umfangswinkel von über 60°, wodurch die mögliche Förderleistung und damit der Wirkungsgrad des Gebläses sinkt, da weniger Laufstrecke zur Druckerhöhung zur Verfügung steht. Des Weiteren beträgt der radiale Unterbrecherspalt zur Verhinderung einer Kurzschlussströmung vom Auslass direkt zum Einlass über den Unterbrecherbereich lediglich etwa 0,3 mm. Dies hat zur Folge, dass bei der Verwendung eines derartigen Gebläses in Verbrennungsmotoren bei Außentemperaturen unter dem Gefrierpunkt Kondensate im Spalt gefrieren können und das Laufrad festsetzen. Des Weiteren sind bei der Fertigung und Montage sehr genaue Toleranzen einzuhalten, um eine Berührung des Laufrades an der Gehäusewand zu verhindern.
Zusätzlich ist aus der DE 691 01 249 T2 eine Seitenkanalpumpe bekannt, deren Unterbrecherbereich deutlich verkürzt ist. Um dennoch ein Überströmen zu verhindern und die Geräuschentwicklung zu minimieren, werden verschiedene Maßnahmen ergriffen, bei denen jedoch insbesondere davon ausgegangen wird, dass ein Überströmen im Bereich der geschlossenen Scheibe des Laufrades erfolgt. Zur Vermeidung eines Überströmens des Unterbrechungsbereiches wird der radiale Spalt zwischen dem Laufrad und der Gehäusewand möglichst gering gehalten, wodurch erneut Probleme in der Fertigung aufgrund einzuhaltender Toleranzen auftreten und eine deutliche Geräuschentwicklung beim radialen Verlassen des Gases aus dem Laufrad im Unterbrechungsbereich auftritt.
Des Weiteren ist aus der DE 195 18 101 A1 eine Seitenkanalpumpe bekannt, welche einen verkürzten Unterbrecherbereich aufweist und deren Laufrad in Drehrichtung geneigte Laufschaufeln aufweist. Der Abstand zwischen den Laufradenden und der umgebenden radial begrenzenden Wand wird nicht spezifiziert.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Seitenkanalgebläse zu schaffen, mit dem die Förderrate beziehungsweise der Förderdruck bekannter Seitenkanalgebläse vergleichbarer Größe erhalten bleibt und dennoch die notwendigen Toleranzen zur Vereinfachung der Fertigung deutlich erhöht werden können. Hierdurch soll eine Eisbrückenbildung im Gebläse verhindert werden und das Gebläse unempfindlicher gegenüber auftretenden Verschmutzungen gemacht werden. Dennoch soll ein Überströmen des Unterbrecherbereiches verhindert werden und die Geräuschentwicklung möglichst reduziert werden.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst.
Entgegen der Erwartungen wird eine solche Optimierung bei der Förderung kompressibler Medien durch ein Seitenkanalgebläse erreicht, bei dem ein radialer Unterbrecherspalt zwischen dem Laufrad und der radial begrenzenden Gehäusewand im gesamten Unterbrechungsbereich dem 0,005 bis 0,03-fachen des Laufraddurchmessers entspricht, wobei sich der Unterbrechungsbereich über einen Winkel von 20° bis 40° des Gesamtumfangs des Strömungsgehäuses erstreckt und die Laufradschaufeln im Querschnitt derart V-förmig ausgebildet sind, dass die Laufradschaufeln sich in Drehrichtung geneigt zur Drehachse in Richtung ihres gegenüberliegenden Förderkanals erstrecken, und wobei das Laufrad mit einer Geschwindigkeit von 12.000 bis 24.000 1/min angetrieben ist. Dies entspricht einer Vergrößerung des Spaltes im Vergleich zu bekannten Ausführungsformen um das Doppelte bis 10-fache, wodurch die Empfindlichkeit gegen Eisbildung oder Schmutzstoffe im geförderten Gas erheblich herabgesetzt wird und die Fertigung aufgrund der geringeren einzuhaltenden Toleranzen deutlich vergünstigt wird. Trotzdem ist eine Einschränkung bezüglich der Förderleistung nicht zu erwarten, da bei diesem Abstand der Spalt als dynamische Gasdichtung bei ausreichender Druckerhöhung im Spalt wirkt. Durch die daraus resultierende Verlängerung der Förderkanäle ist keine Einschränkung bezüglich der Förderleistung und des Wirkungsgrades zu verzeichnen. Des Weiteren wird der Bereich für mögliche Ablagerungen und Eisbildung reduziert. Zusätzlich zur V-Form der Laufradschaufeln ist das Laufrad im radial außen liegenden Bereich sowohl axial als auch radial offen ausgebildet, so dass das Gas in der axialen Mitte der Schaufel gesammelt und beschleunigt wird, was sich als Vorteil für die Ausbildung der Spiralströmung erwiesen hat, wobei ein stetiger Austausch zwischen den beiden Förderkanälen möglich ist. Durch diese Form des Laufrades wird bei den Geschwindigkeiten des Laufrades im radialen Spalt ein sehr hoher Druck erzeugt, der eine Kurzschlussströmung vom Einlass zum Auslass wie bei einer dynamischen Gasdichtung verhindert. Eine Leckage mit einer daraus resultierenden Reduzierung der Förderleistung wird auf diese Weise zuverlässig vermieden.
Eine optimale Neigung der Schaufeln zur Drehachse beträgt 5° bis 20° in Drehrichtung des Laufrades. Bei einem derartigen Winkel wird ein besonders guter Wirkungsgrad erzielt, da ein erhöhter Druck im Spalt erzeugt wird.
Vorzugsweise sind die Laufradschaufeln in ihrem radial äußeren Endbereich in Drehrichtung des Laufrades zum radial innen angrenzenden Zwischenbereich der Laufradschaufeln geneigt ausgebildet. Hierdurch wird bei der radialen Bewegung des Mediums nach außen eine zusätzliche Beschleunigung erzeugt, durch die der erzeugte Druck im Spalt zusätzlich erhöht wird, was die Dichtwirkung verbessert.
In einer hierzu weiterführenden Ausbildung der Erfindung ist der radiale Endbereich der Laufradschaufeln zur radialen Richtung 5° bis 20° in Drehrichtung geneigt ausgebildet und der daran angrenzende Zwischenbereich der Laufradschaufeln um 5° bis 20° entgegen der Drehrichtung geneigt zur radialen Richtung ausgebildet. Bei diesen Anstellwinkeln ergibt sich ein optimierter Förderdruck des Gebläses mit der daraus resultierenden Dichtwirkung und Verbesserung der Förderleistung.
Bei dieser Ausformung des Laufrades im Zusammenhang mit dem relativ breiten Spalt im Unterbrechungsbereich hat es sich zusätzlich als positiv erwiesen, wenn der Auslass sich im Strömungsgehäuse tangential von den Förderkanälen aus erstreckt und einen kreisrunden Querschnitt aufweist, der im Wesentlichen dem Querschnitt der Förderkanäle entspricht. Diese Ausbildung verringert die entstehenden Geräuschemissionen, insbesondere dadurch, dass durch den breiten Spalt eine Verteilung der Strömung im Spalt ermöglicht wird.
In einer weiterführenden Ausführungsform ist in Höhe der Verbindung zwischen den beiden Schenkeln der V-förmigen Laufradschaufeln eine Trennwand ausgebildet, welche sich radial über den Zwischenbereich der Laufradschaufeln erstreckt, der an den Endbereich angrenzt. Hierdurch werden Druckverluste durch ein axiales Zusammenströmen der beiden Gasströme aus den beiden Förderkanälen am radial inneren Rand der Laufradschaufeln beziehungsweise der Förderkanäle verhindert und die Ausbildung der beiden Wirbelströmungen verbessert, was erneut den Druck im Spalt erhöht und somit die Dichtwirkung verbessert.
Es wird somit ein Seitenkanalgebläse geschaffen, bei dem im Vergleich zu bekannten Seitenkanalgebläsen für kompressible Medien bei gleicher Förderrate ein hoher Druck im Spalt erzeugt wird, durch den im Spalt ein Gegendruck für eine Kurzschlussströmung erzeugt wird wie bei einer dynamischen Gasdichtung. Dabei kann das Laufrad und das Gehäuse mit größeren Toleranzen hergestellt werden, was die Herstellkosten reduziert. Die Empfindlichkeit gegen Ablagerungen, Fremdstoffe und Eisbrückenbildung wird im Vergleich zu bekannten Ausführungen deutlich reduziert.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Seitenkanalgebläses ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Seitenkanalgebläses in geschnittener Darstellung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts des Laufrades des Seitenkanalgebläses der 1.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein Lagergehäuse des erfindungsgemäßen Seitenkanalgebläses aus 1.

Das in 1 dargestellte Seitenkanalgebläse weist ein zweiteiliges Strömungsgehäuse auf, welches aus einem Lagergehäuse 10 und einem daran beispielsweise durch Schrauben befestigten Gehäusedeckel 12 besteht. Im Lagergehäuse 10 ist ein über eine Antriebseinheit 14 drehbares Laufrad 16 gelagert. Das geförderte kompressible Medium gelangt über einen axialen Einlass 18, der im Gehäusedeckel 12 ausgebildet ist, in das Innere des Seitenkanalgebläses.
Vom Einlass 18 aus strömt das Medium anschließend in zwei sich im Wesentlichen ringförmig erstreckende Förderkanäle 20, 22, von denen der erste Förderkanal 20 im Lagergehäuse 10 ausgebildet ist, in dessen zentraler Öffnung 24 auch eine Lagerung 26 einer Antriebswelle 28 der Antriebseinheit 14 angeordnet ist, auf der das Laufrad 16 befestigt ist und der zweite Förderkanal 22 im Gehäusedeckel 12 ausgebildet ist. Der Austritt des Gases erfolgt über einen tangentialen Auslass 30, der im Lagergehäuse 10 ausgebildet ist.
Das Laufrad 16 ist zwischen dem Gehäusedeckel 12 und dem Lagergehäuse 10 angeordnet und weist an seinem Umfang Laufradschaufeln 32 auf, die sich von einem scheibenförmigen Mittelteil 34 aus erstrecken, welches auf der einen Drehachse X des Laufrades 16 bildenden Antriebswelle 28 befestigt ist, und zu denen die beiden Förderkanäle 20, 22 axial gegenüberliegend ausgebildet sind. Durch umlaufende korrespondierende Stege 36 und Nuten 38 an den Gehäuseteilen 10, 12 und an dem scheibenförmigen Mittelteil 34 des Laufrades 16 wird eine Abdichtung von den Förderkanälen 20, 22 in Richtung zum Inneren des Laufrades 16 erzeugt.
Die Laufradschaufeln 32 des Laufrades 16 weisen einen radial äußeren Endbereich 40 sowie einen zwischen dem scheibenförmigen Mittelteil 34 und dem radial äußeren Endbereich 40 angeordneten radial angrenzenden Zwischenbereich 42 auf. In diesem Zwischenbereich 42 sind die Laufradschaufeln 32 durch eine sich radial erstreckende Trennwand 44 in eine erste Reihe axial gegenüberliegend zum ersten Förderkanal 20 und eine zweite Reihe axial gegenüberliegend zum zweiten Förderkanal 22 geteilt, so dass zwei Wirbelkanäle ausgebildet werden, die jeweils durch einen der Förderkanäle 20, 22 mit dem zugewandten Teil der Laufradschaufeln 32 gebildet werden. Im radial äußeren Endbereich 40 besteht keine Trennung, so dass in diesem Bereich ein Austausch des Mediums zwischen den Förderkanälen 20, 22 möglich ist.
Diese beiden im Lagergehäuse 10 und im Gehäusedeckel 12 angeordneten Förderkanäle 20, 22 weisen eine im Wesentlichen konstante Breite auf und erstrecken sich über einen Winkel von etwa 330° im Lagergehäuse 10 und im Gehäusedeckel 12.
Der Außendurchmesser der Förderkanäle 20, 22 ist etwas größer als der Außendurchmesser des Laufrades 16, welcher beispielsweise etwa 85 mm beträgt, so dass eine fluidische Verbindung zwischen den beiden Förderkanälen 20, 22 auch außerhalb des Außenumfangs des Laufrads 16 besteht. Es ist somit im Bereich der Förderkanäle 20, 22 ein radialer Spalt 52 zwischen einer radial begrenzenden Gehäusewand 54 und dem radialen Ende des Laufrades 16 in einer Größenordnung von 3 bis 6 mm ausgebildet, wobei bei entsprechend größerem Laufrad 16 auch dieser Spalt 52 entsprechend größer zu wählen ist. Zwischen den Laufradschaufeln 32 werden somit nach radial außen offene Taschen 56 gebildet, in denen das Medium beschleunigt wird, so dass dessen Druck über die Länge der Förderkanäle 20, 22 erhöht wird.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Laufradschaufeln 32 im Zwischenbereich 42 um einen Winkel von etwa 10° entgegen der Laufrichtung des Laufrades 16 im Vergleich zur radialen Richtung Z angestellt. Im sich daran anschließenden Endbereich 40 sind sie wiederum im Vergleich zum Zwischenbereich 42 um einen Winkel von 20° in Drehrichtung geneigt beziehungsweise erstrecken sich in diesem Endbereich 40 um einen Winkel von 10° in Drehrichtung angestellt zur radialen Richtung Z. Hierdurch entsteht eine zusätzliche Beschleunigung des Mediums bei der Drehung des Laufrades 16 mit einer Geschwindigkeit von etwa 12.000 bis 24.000 U/min.
Zusätzlich sind die Laufradschaufeln 32 auch im Querschnitt also bei einem Schnitt senkrecht zur Umfangs- beziehungsweise Drehrichtung Y über ihre gesamte im Wesentlichen radiale Erstreckung V-förmig ausgebildet, so dass jeder Schenkel jeder Laufradschaufel 32 seinem gegenüberliegenden Förderkanal 20, 22 zugeordnet ist und im Zwischenbereich die Trennwand 44 zwischen den Schenkeln angeordnet ist. Im Vergleich zu einem parallel zur Drehachse X verlaufenden Vektor ist jeder Schenkel um etwa 15° in Drehrichtung des Laufrades 16 geneigt und sich in Richtung des gegenüberliegenden Förderkanals 20, 22 erstreckend ausgebildet. Anders ausgedrückt sind die axialen Enden der beiden Schenkel jeweils im Vergleich zum Punkt an dem die Schenkel zusammengeführt sind, vorlaufend ausgebildet.
Bei Drehung des Laufrades 16 über die Antriebseinheit 14 tritt das Gas aus den Förderkanälen 20, 22 im radial innen liegenden Zwischenbereich 42 in die Taschen 56 ein. Durch die Drehung und die Form der Schaufeln 32 entsteht eine maximale Stauung des Gases im Mittelbereich jeder Schaufel 32. Dieses gesammelte Gas wird anschließend über den axial mittleren Bereich nach außen beschleunigt, wobei die Neigung des Endbereiches 40 eine zusätzliche Beschleunigung über der der normalen Drehgeschwindigkeit erzeugt. Mit diesem Druck wird das Gas in Richtung der radial begrenzenden Gehäusewand 54 beschleunigt, die entsprechend in einem Abstand von 3 bis 6 mm zum Außenumfang des Laufrades 16 angeordnet sind, so dass ein größerer Raum zur Umlenkung in Richtung der Förderkanäle 20, 22 zur Verfügung steht. Diese werden anschließend wieder von radial außen nach innen durchströmt. Anschließend tritt das Gas wieder in die Taschen 56 ein, um erneut beschleunigt zu werden. Es ergibt sich somit eine schraubenförmige Bewegung entlang jedes Förderkanals 20, 22 vom Einlass 18 bis zum Auslass 30. Dies führt zu einer guten Förderleistung des Gebläses.
Der Auslass 30 weist einen runden Querschnitt auf, wodurch der zum Ausströmen zur Verfügung stehende Querschnitt aus jeder Tasche 56 bei Drehung des Laufrades 16 allmählich sinkt.
Anschließend gelangen die Laufradschaufeln 32 bei Drehung des Laufrades 16 über einen Unterbrechungsbereich 58, der sich über einen Winkel von etwa 30° zwischen dem Einlass 18 und dem Auslass 30 erstreckt. Dieser unterbricht die Förderkanäle 20, 22 und verhindert eine Kurzschlussströmung entgegen der Drehrichtung des Laufrades 16 vom Einlass 18 zum Auslass 30. Hierzu sind zwischen dem Einlass 18 und dem Auslass 30 im Lagergehäuse 10 und im Gehäusedeckel 12 parallel zum Laufrad 16 ausgebildete Wandflächen 60, 62 in Höhe der Laufradschaufeln 32 ausgebildet, die die Förderkanäle 20, 22 unterbrechen, wobei zwischen diesen Wandflächen 60, 62 und den axial gegenüberliegenden Laufradschaufeln 32 des Laufrades 16 ein möglichst geringer Spalt vorhanden ist.
Erfindungsgemäß ist ein radialer Unterbrecherspalt 64 zwischen der radial begrenzenden Gehäusewand 54 und dem Außenumfang des Laufrades 16 ausgebildet, dessen Breite etwa 0,5 bis 2,5 mm beträgt. Dieser Unterbrecherspalt 64 ist damit deutlich größer als die sonst üblichen Spalte von etwa 0,3 mm in diesem Bereich. Bei größer ausgebildetem Laufrad 16 kann auch dieser Unterbrecherspalt 64 entsprechend größer ausgebildet werden. Überstreichen nun die Laufradschaufeln 32 den Unterbrechungsbereich 58 kann durch den größeren Spalt zunächst noch ein Teil des Restgases aus den Taschen 56 über den Unterbrechungsbereich 58 zum Auslass 30 strömen, wodurch die Geräuschentwicklung im Vergleich zu Ausführungen mit engen Spalten verringert wird. Durch die hohe Beschleunigung des Gases aufgrund der Form der Laufradschaufeln 32 wird das Restgas zentral mit hoher Geschwindigkeit in Richtung der Gehäusewand 54 gefördert. Hierdurch entsteht im Unterbrecherspalt 64 ein Druck, der gegenüber dem Einlass abdichtend wirkt, so dass der Unterbrecherspalt 64 wie eine dynamische Gasdichtung wirkt. Durch diesen Druck wird eine Kurzschlussströmung vom Einlass 18 direkt zum Auslass 30 weitestgehend unterbunden.
Es wird somit ein Seitenkanalgebläse für kompressible Medien geschaffen, welches mit deutlich ungenaueren Toleranzen hergestellt werden kann, da die Spalte im Bereich des Unterbrechers deutlich größer sein kann und dennoch eine ausreichende Dichtigkeit vom Einlass direkt zum Auslass gegeben ist. Entsprechend werden die Herstellkosten und Montagekosten gesenkt. Durch den größeren Abstand zwischen den drehenden und den feststehenden Teilen und den kleineren Winkelbereich des Unterbrechers wird zusätzlich die Empfindlichkeit gegen Eisbildung und Verschmutzung gesenkt. Es werden hohe Differenzdrücke aufgrund der Lauflänge der Förderkanäle erzeugt, durch die im Unterbrecherspalt die Wirkung einer dynamischen Gasdichtung erzeugt wird, ohne dass Einschränkungen bezüglich der Förderleistungen zu befürchten sind.
Es sollte jedoch deutlich sein, dass verschiedene Modifikationen des im Ausführungsbeispiel beschriebenen Seitenkanalgebläses möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. So können der Antrieb, der Ein- und Auslass, die Unterbrechungs- und Auslasskonturen oder die Befestigungs- und Abdichtstrukturen modifiziert werden. Weitere Änderungen sind ebenfalls denkbar.

Claims

Seitenkanalgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Strömungsgehäuse, einem Laufrad (16), welches drehbar im Strömungsgehäuse angeordnet ist, Laufradschaufeln (32), die am radial äußeren Bereich des Laufrades (16) ausgebildet sind und nach radial außen offen ausgebildet sind, einem radialen Spalt (52) zwischen dem Laufrad (16) und einer das Laufrad (16) radial umgebenden Gehäusewand (54), einem Einlass (18) und einem Auslass (30) sowie zwei den Einlass (18) mit dem Auslass (30) verbindende Förderkanäle (20, 22) für ein Gas, die axial gegenüberliegend zu den Laufradschaufeln (32) im Strömungsgehäuse ausgebildet sind und über Zwischenräume zwischen den Laufradschaufeln (32) fluidisch miteinander verbunden sind, einer Antriebseinheit (14), über die das Laufrad (16) antreibbar ist, einem Unterbrechungsbereich (58) zwischen dem Auslass (30) und dem Einlass (18), in dem die Förderkanäle (20, 22) in Umfangsrichtung unterbrochen sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Unterbrecherspalt (64) zwischen dem Laufrad (16) und der radial begrenzenden Gehäusewand (54) im gesamten Unterbrechungsbereich (58) dem 0,005 bis 0,03-fachen des Laufraddurchmessers entspricht, wobei sich der Unterbrechungsbereich (58) über einen Winkel von 20° bis 40° des Gesamtumfangs des Strömungsgehäuses erstreckt und die Laufradschaufeln (32) im Querschnitt derart V-förmig ausgebildet sind, dass die Laufradschaufeln (32) sich in Drehrichtung geneigt zur Drehachse in Richtung ihres gegenüberliegenden Förderkanals (20, 22) erstrecken, und wobei das Laufrad mit einer Geschwindigkeit von 12.000 bis 24.000 1/min angetrieben ist.
Seitenkanalgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufradschaufeln (32) zur Drehachse um 5° bis 20° in Drehrichtung des Laufrades (16) geneigt ausgebildet sind.
Seitenkanalgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufradschaufeln (32) in ihrem radial äußeren Endbereich (40) in Drehrichtung des Laufrades (16) zum radial innen angrenzenden Zwischenbereich (42) der Laufradschaufeln (32) geneigt ausgebildet sind.
Seitenkanalgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Endbereich (40) der Laufradschaufeln (32) zur radialen Richtung 5° bis 20° in Drehrichtung geneigt ausgebildet ist und der daran angrenzende Zwischenbereich (42) der Laufradschaufeln (32) um 5° bis 20° entgegen der Drehrichtung geneigt zur radialen Richtung ausgebildet ist.
Seitenkanalgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (30) sich im Strömungsgehäuse tangential von den Förderkanälen (20, 22) aus erstreckt und einen kreisrunden Querschnitt aufweist, der im Wesentlichen dem Querschnitt der Förderkanäle (20, 22) entspricht.
Seitenkanalgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (30) sich im Strömungsgehäuse in Höhe der Verbindung zwischen den beiden Schenkeln der V-förmigen Laufradschaufeln (32) eine Trennwand (44) ausgebildet ist, welche sich radial über den Zwischenbereich (42) der Laufradschaufeln (32) erstreckt, der an den Endbereich (40) angrenzt.