DE102020113434A1

DE102020113434A1 - Radialverdichter für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie Verfahren zum Betreiben eines Radialverdichters

Info

Publication number: DE102020113434A1
Application number: DE102020113434.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian SPECK; Knut Becker
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-05-18
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2021-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radialverdichter (1) für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verdichtergehäuse (2), einem in dem Verdichtergehäuse (2) um eine Drehachse (3) drehbar gelagerten Verdichterlaufrad (4) und einen in dem Verdichtergehäuse (2) ausgebildeten Verdichtereinlasskanal (5). Dabei ist vorgesehen, dass der Verdichtereinlasskanal (5) zumindest bereichsweise von einem porösen Material (10) begrenzt ist, durch welches ein Fluid in den Verdichtereinlasskanal (5) einbringbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Radialverdichters (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialverdichter für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verdichtergehäuse, einem in dem Verdichtergehäuse um eine Drehachse drehbar gelagerten Verdichterlaufrad und einem in dem Verdichtergehäuse ausgebildeten Verdichtereinlasskanal. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Radialverdichters.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2008 000 855 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Gehäuse für ein sich im Betrieb erwärmendes Gerät, welches zumindest teilweise einen metallischen Schaum aufweist oder daraus besteht. Das Gerät ist als Turbolader ausgestaltet, wobei sich das Gehäuse aus einem Turbinengehäuse, einem Lagergehäuse und einem Verdichtergehäuse zusammensetzt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Radialverdichter für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welcher gegenüber bekannten Radialverdichtern Vorteile aufweist, insbesondere das Auftreten von störenden akustischen Effekten mit hoher Effektivität bei gleichzeitig hoher Effizienz des Radialverdichters zumindest teilweise vermeidet.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Radialverdichter für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Verdichtereinlasskanal zumindest bereichsweise von einem porösen Material begrenzt ist, durch welches ein Fluid in den Verdichtereinlasskanal einbringbar ist.
Der Radialverdichter dient zum Verdichten eines Mediums, beispielsweise zum Verdichten von Luft. Hierzu verfügt der Radialverdichter über das Verdichterlaufrad, welchem das Medium über den Verdichtereinlasskanal zuführbar ist beziehungsweise zumindest zeitweise zugeführt wird. Beispielsweise ist das Verdichterlaufrad über den Verdichtereinlasskanal an einen Einlass des Radialverdichters strömungstechnisch angeschlossen. Der Verdichtereinlasskanal liegt insoweit zumindest teilweise, insbesondere vollständig oder lediglich teilweise, stromaufwärts des Verdichterlaufrads vor. Beispielsweise mündet der Verdichtereinlasskanal in eine Verdichterlaufradkammer ein, in welcher das Verdichterlaufrad angeordnet beziehungsweise drehbar gelagert ist.
Stromabwärts des Verdichterlaufrads liegt bevorzugt ein Verdichterauslasskanal vor, welcher beispielsweise in dem Verdichtergehäuse ausgebildet ist. Über den Verdichtereinlasskanal ist das Verdichterlaufrad bevorzugt strömungstechnisch an einen Verdichterauslass des Radialverdichters angeschlossen, an welchem der Verdichter das verdichtete Medium bereitstellt. Während eines bestimmungsgemäßen Betriebs des Radialverdichters liegt das Medium an dem Verdichterauslass unter einem höheren Druck vor als an dem Verdichtereinlass. Beispielsweise geht der Verdichterauslasskanal von der Verdichterlaufradkammer aus, liegt also strömungstechnisch zwischen der Verdichterlaufradkammer und dem Verdichterauslass.
Der Verdichtereinlasskanal erstreckt sich strömungstechnisch gesehen zumindest bis hin zu dem Verdichterlaufrad und liegt entsprechend zumindest bereichsweise stromaufwärts des Verdichterlaufrads. Zusätzlich kann er in Überdeckung mit dem Verdichterlaufrad vorliegen, sich also strömungstechnisch über zumindest einen Teil des Verdichterlaufrads hinweg erstrecken. Der Verdichtereinlasskanal endet jedoch strömungstechnisch gesehen spätestens mit dem Verdichterlaufrad, liegt also keinesfalls stromabwärts des Verdichterlaufrads vor. Das Verdichterlaufrad weist mehrere Schaufeln auf, die sich in axialer Richtung gesehen von einer Eintrittsebene des Verdichterlaufrads bis hin zu einem Schaufelende erstrecken. Die Eintrittsebene und das Schaufelende schließen die Schaufeln in axialer Richtung insoweit zwischen sich ein. Bezüglich einer Erstreckung des Verdichterlaufrads in axialer Richtung, insbesondere eines Abstands zwischen der Eintrittsebene und dem Schaufelende, erstreckt sich der Verdichtereinlasskanal über höchstens 50 %, höchstens 40 %, höchstens 30 %, höchstens 20 % oder höchstens 10 % des Verdichterlaufrads, insbesondere über die Eintrittsebene hinausgehend.
Es kann also vorgesehen sein, dass der Verdichtereinlasskanal sich von stromaufwärts des Verdichterlaufrads bis höchstens hin zu der Eintrittsebene des Verdichterlaufrads erstreckt und spätestens mit dieser endet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Verdichtereinlasskanal sich über die Eintrittsebene hinaus erstreckt, jedoch strömungstechnisch gesehen vor einer Austrittsebene des Verdichterlaufrads beziehungsweise in axialer Richtung vor dem Schaufelende endet. Das Verdichterlaufrad liegt als Radialverdichterlaufrad vor. Entsprechend nimmt es das Medium in axialer Richtung bezüglich der Drehachse entgegen und fördert es in radialer Richtung nach außen.
Der Radialverdichter ist zur Verwendung mit der Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs vorgesehen und ausgebildet. Insbesondere dient der Radialverdichter zum Bereitstellen des verdichteten Mediums für ein Antriebsaggregat der Antriebseinrichtung. Hierzu ist der Radialverdichter strömungstechnisch an das Antriebaggregat angeschlossen. Das Antriebsaggregat liegt beispielsweise in Form einer Brennkraftmaschine vor oder weist eine Brennstoffzelle auf. Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Das Antriebsdrehmoment wird mithilfe des Antriebsaggregats, also beispielsweise der Brennkraftmaschine, erzeugt.
Der Radialverdichter ist beispielsweise Bestandteil eines Abgasturboladers, welcher wiederum Bestandteil der Antriebseinrichtung sein kann. Der Abgasturbolader verfügt zusätzlich zu dem Radialverdichter über wenigstens eine Abgasturbine, die mit dem Radialverdichter antriebstechnisch gekoppelt ist. Während des Betriebs des Abgasturboladers wird der Turbine Abgas zugeführt, beispielsweise Abgas des Antriebsaggregats. Das Abgas überströmt ein Turbinenlaufrad und treibt dieses an. In anderen Worten wandelt das Turbinenlaufrad in dem Abgas enthaltene Strömungsenergie und/oder Enthalpie in kinetische Energie des Turbinenlaufrads um.
Diese kinetische Energie wird nachfolgend zum Antreiben des Verdichterlaufrads herangezogen. Hierzu ist beispielsweise das Verdichterlaufrad über eine Welle mit dem Turbinenlaufrad gekoppelt, insbesondere starr gekoppelt. Mithilfe des Verdichterlaufrads wird über den Verdichtereinlasskanal bereitgestelltes Medium komprimiert und stromabwärts des Verdichterlaufrads bereitgestellt, insbesondere für das Antriebsaggregat. Alternativ kann der Radialverdichter jedoch auch als elektrisch angetriebener Radialverdichter oder als Kompressor ausgestaltet sein. In letzterem Fall wird der Radialverdichter von dem Antriebsaggregat selbst angetrieben und ist hierzu zumindest zeitweise antriebstechnisch mechanisch mit diesem verbunden.
Bei einem derartigen Radialverdichter können verschiedene Maßnahmen zur akustischen Optimierung ergriffen sein. Diese können jedoch ein Kennfeld des Radialverdichters und damit seine Effizienz negativ beeinflussen. Aus diesem Grund ist es vorgesehen, dass der Verdichtereinlasskanal zumindest bereichsweise von dem porösen Material begrenzt ist. Hierunter ist zu verstehen, dass das poröse Material unmittelbar an den Verdichtereinlasskanal angrenzt und in Richtung des Verdichtereinlasskanals offenporig ist. Poren des Materials stehen insoweit in Strömungsverbindung mnit dem Verdichtereinlasskanal.
Durch das poröse Material hindurch ist das Fluid in den Verdichtereinlasskanal einbringbar. Das poröse Material ist also fluiddurchlässig, insbesondere aufgrund seiner zumindest bereichsweise, insbesondere durchgehenden, offenporigen Ausgestaltung. Das Fluid kann grundsätzlich ein beliebiges Fluid, insbesondere ein gasförmiges Fluid, sein. Beispielsweise entspricht das Fluid dem Medium, welches mithilfe des Radialverdichters verdichtet wird. Sowohl das Medium als auch das Fluid können beispielsweise Luft, insbesondere Umgebungsluft, sein.
Das poröse Material wirkt bereits an sich akustisch absorbierend, sodass störende Geräusche, die während des Betriebs des Radialverdichters auftreten können, verhindert oder zumindest in ihrer Intensität verringert werden. Zudem dient das poröse Material dem Einbringen des Fluids in den Verdichtereinlasskanal, nämlich stromaufwärts des Verdichterlaufrads. Das Einbringen des Fluids in den Verdichtereinlasskanal beeinflusst eine in dem Verdichtereinlasskanal vorliegende Grenzschicht und stabilisiert durch einen durch das Fluid auf das Medium ausgeübten Querimpuls eine Kernströmung der Strömung des Mediums durch den Verdichtereinlasskanal.
In anderen Worten liegt während des Betriebs des Radialverdichters in dem Verdichtereinlasskanal eine Strömung des Mediums vor, wobei sich die Strömung aus der Kernströmung und der Grenzschicht zusammensetzt. Über die Kernströmung hinweg liegt im Schnitt gesehen durchgehend die gleiche Strömungsgeschwindigkeit vor. Die Grenzschicht bildet sich im Bereich einer den Verdichtereinlasskanal begrenzenden Wand des Verdichtergehäuses durch Reibung aus, sodass die Strömungsgeschwindigkeit über die Grenzschicht in Richtung der Wand abfällt. Durch das Einbringen des Fluids in den Verdichtereinlasskanal wird die Grenzschicht beeinflusst und in Richtung der Kernströmung gedrängt. Entsprechend findet eine Vermischung der Grenzschicht mit der Kernströmung statt, welche die Grenzschicht schlussendlich stabilisiert.
Das Stabilisieren der Grenzschicht erfolgt insbesondere durch das Einbringen von Turbulenz in die Grenzschicht, welches aufgrund des Einbringens des Fluids auftritt. Besonders bevorzugt ist es daher vorgesehen, das Einbringen des Fluids gepulst vorzunehmen, also nicht permanent und gleichmäßig. Vielmehr erfolgt ein periodisches Variieren des Massenstroms, mit welchem das Fluid eingebracht wird. Beispielsweise wird das Einbringen zeitweise mit einem ersten Massenstrom und zeitweise mit einem von dem ersten Massenstrom verschiedenen zweiten Massenstrom vorgenommen, wobei der erste Massenstrom und der zweite Massenstrom abwechselnd eingestellt werden. Das Abwechseln der Massenströme erfolgt zum Beispiel mit einer Frequenz von mindestens 10 Hz, mindestens 25 Hz, mindestens 50 Hz oder mindestens 100 Hz.
Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass das Fluid derart eingebracht wird, dass es unter einem Winkel aus dem porösen Material austritt, der bezüglich einer senkrecht auf der Drehachse stehenden Normalenrichtung angewinkelt ist, also mit der Normalenrichtung einen Winkel einschließt, der größer als 0° und kleiner als 180° ist. Beispielsweise beträgt der Winkel mindestens 15°, mindestens 30° oder mindestens 45° und weniger als 90°, höchstens 75°, höchstens 60° oder höchstens 45°. Der Winkel liegt bevorzugt zwischen 30° und 60°, diese Werte jeweils eingeschlossen. Zudem kann durch das Einbringen des Fluids durch das poröse Material eine Versottung des Materials verhindert oder zumindest verringert werden.
Zusammenfassend ermöglicht die beschriebene Ausgestaltung des Radialverdichters einen geräuscharmen Betrieb bei gleichzeitig hoher Effizienz. Dies wird zum einen durch das poröse Material und zum anderen durch das Einbringen des Fluids durch das poröse Material erzielt. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass das poröse Material den Verdichtereinlasskanal unmittelbar begrenzt. Das poröse Material stellt insoweit bevorzugt einen Bestandteil der in den Verdichtereinlasskanal begrenzenden Wand dar oder bildet zumindest einen Bereich der Wand aus. Das den Verdichtereinlasskanal durchströmende Medium überströmt insoweit unmittelbar das poröse Material.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine einerseits strömungstechnisch an eine Fluiddruckquelle angeschlossene Fluidleitung andererseits über das poröse Material strömungstechnisch an den Verdichtereinlasskanal angeschlossen ist. Die Fluiddruckquelle dient dem Bereitstellen des Fluids zum Einbringen in den Verdichtereinlasskanal. Hierzu stellt die Fluiddruckquelle das Fluid mit einem Druck bereit, welcher hinreichend ist, um das Fluid in Richtung des Verdichtereinlasskanals beziehungsweise bis in diesen zu fördern. Die Fluidleitung liegt strömungstechnisch zwischen der Fluiddruckquelle und dem porösen Material vor. Einerseits ist die Fluidleitung also an die Fluiddruckquelle und andererseits an das poröse Material strömungstechnisch angeschlossen.
Die Fluidleitung ist beispielsweise in dem Verdichtergehäuse ausgebildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Fluidleitung als von dem Verdichtergehäuse separate Fluidleitung vorliegt und an diesem angeordnet beziehungsweise befestigt ist. Die beschriebe Ausgestaltung ermöglicht eine zuverlässige Einbringung des Fluids in den Verdichtereinlasskanal, insbesondere mit hinreichendem Massenstrom.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass strömungstechnisch zwischen der Fluidleitung und dem porösen Material eine Beruhigungskammer angeordnet ist. Die Beruhigungskammer schließt sich einerseits an die Fluidleitung und andererseits an das poröse Material an. Das bedeutet, dass der Verdichtereinlasskanal über das poröse Material strömungstechnisch mit der Beruhigungskammer verbunden ist. Wird durch die Fluidleitung das Fluid in die Beruhigungskammer eingebracht, so kann dieses aus der Beruhigungskammer durch das poröse Material in den Verdichtereinlasskanal gelangen. Mithilfe der Beruhigungskammer wird eine besonders deutliche Reduzierung von unerwünschten Geräuschen erzielt, weil eine zusätzliche Dämpfung auf das den Verdichtereinlasskanal durchströmende Medium ausgeübt wird. Die Poren des porösen Materials und die Beruhigungskammer bilden zusammen insbesondere einen Helmholtzresonator aus beziehungsweise arbeiten analog zu einem solchen. Beispielsweise sind das poröse Material und die Beruhigungskammer derart ausgebildet, dass eine Dämpfung in dem Medium für eine Frequenz zwischen 500 Hz und 1.500 Hz, insbesondere für eine Frequenz von 1.000 Hz, erfolgt, diese Werte jeweils eingeschlossen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Beruhigungskammer mindestens dasselbe Volumen aufweist wie das poröse Material. Unter dem Volumen ist hierbei dasjenige Volumen zu verstehen, welches die Beruhigungskammer oder das poröse Material jeweils einnehmen. Vorzugsweise ist das poröse Material in einer Aufnahme des Verdichtergehäuses angeordnet. Die Beruhigungskammer weist nun mindestens dasselbe Volumen auf wie diese Aufnahme. Selbstverständlich kann es alternativ jedoch auch vorgesehen sein, dass das Volumen des porösen Materials größer ist als das Volumen der Beruhigungskammer. Bevorzugt beträgt das Volumen der Beruhigungskammer mindestens 50 % des Volumens des porösen Materials beziehungsweise der entsprechenden Aufnahme und höchstens 150 %, höchstens 200 % oder höchstens 250 %. Hierdurch wird eine besonders effektive Reduzierung von Störgeräuschen erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das poröse Material ein offenporiger Schaum ist. Hierunter ist zu verstehen, dass das poröse Material Poren aufweist, welche zumindest teilweise strömungstechnisch untereinander verbunden sind. Besonders bevorzugt sind alle Poren des porösen Materials strömungstechnisch untereinander verbunden. Dies ermöglicht ein besonders effektives Einbringen des Fluids in den Verdichtereinlasskanal durch das poröse Material.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das poröse Material eine Porosität von mindestens 20 %, mindestens 30 %, mindestens 40 % oder mindestens 50 % aufweist. Unter der Porosität ist das Verhältnis eines Hohlraumvolumens des porösen Materials zu einem Gesamtvolumen des porösen Materials zu verstehen. Das Gesamtvolumen setzt sich hierbei aus dem Hohlraumvolumen und einem Feststoffvolumen des porösen Materials zusammen. Besonders bevorzugt beträgt die Porosität höchstens 60 %, höchstens 55 % oder höchstens 50 %. Beispielsweise liegt die Porosität also zwischen 20 % und 50 %, diese werden jeweils eingeschlossen. Hierdurch wird zum einen ein effektives Einbringen des Fluids in den Verdichtereinlasskanal ermöglicht. Zum anderen wird ein effektives Dämpfen von Störgeräuschen erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das poröse Material Poren mit einer Porengröße von mindestens 0,025 mm, mindestens 0,05 mm, mindestens 0,075 mm, mindestens 0,1 mm oder mindestens 0,2 mm aufweist. Unter der Porengröße ist insbesondere die mittlere Porengröße zu verstehen. Diese entspricht beispielsweise dem Äquivalentdurchmesser der Poren, insbesondere dem volumenäquivalenten Kugeldurchmesser. Die genannten Porengrößen von mindestens 0,025 mm oder mehr ermöglichen ein effektives Dämpfen der Störgeräusche. Besonders bevorzugt beträgt die Porengröße höchstens 0,5 mm, höchstens 0,25 mm oder höchstens 0,2 mm. Beispielsweise liegt die Porengröße also zwischen 0,025 mm und 0,2 mm, diese Werte jeweils eingeschlossen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das poröse Material ein Metallschaum, eine Schaumkeramik oder ein Polymerschaum ist. Unter dem Metallschaum ist ein poröser metallischer Werkstoff beziehungsweise ein aufgeschäumter metallischer Werkstoff zu verstehen. Beispielsweise besteht der Metallschaum aus demselben Material wie das Verdichtergehäuse, sodass der Metallschaum bei der Herstellung des Verdichtergehäuses mitausgebildet werden kann. Alternativ ist es selbstverständlich möglich, das poröse Material nachträglich an dem Verdichtergehäuse anzuordnen, insbesondere in die Aufnahme einzusetzen.
Alternativ kann das poröse Material auch eine Schaumkeramik sein, also ein poröser keramischer Werkstoff. Die Schaumkeramik hat den Vorteil, dass sie eine sehr geringe Dichte und entsprechend ein äußerst geringes Gewicht aufweist. Das poröse Material kann auch als Polymerschaum vorliegen, also als Schaumstoff beziehungsweise geschäumter Kunststoff. Das Material, insbesondere der Kunststoff, ist hierbei derart gewählt, dass es beziehungsweise er gegenüber den bei einem normalen Betrieb des Radialverdichters vorliegenden Betriebsbedingungen beständig ist. Sowohl mit dem Metallschaum, der Schaumkeramik als auch dem Polymerschaum sind die bereits beschriebenen Vorteile einfach und kostengünstig zu erzielen. Gleichzeitig ermöglichen sie das effektive Einbringen des Fluids in den Verdichtereinlasskanal.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das poröse Material in axialer Richtung bezüglich der Drehachse des Verdichterlaufrads in Überdeckung mit dem Verdichterlaufrad angeordnet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das poröse Material in der Eintrittsebene des Verdichterlaufrads liegt beziehungsweise von der Eintrittsebene geschnitten wird. Bezogen auf eine Gesamterstreckung des Verdichterlaufrads in axialer Richtung erstreckt sich das poröse Material ausgehend von der Eintrittsebene bis höchstens 50 % des Verdichterlaufrads. Die beschriebene Ausgestaltung ermöglicht eine besonders gezielte Beeinflussung der Strömung des Mediums im Bereich des Verdichterlaufrads und damit eine besonders gezielte Reduzierung der Störgeräusche.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Radialverdichters für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Radialverdichters gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei der Radialverdichter über ein Verdichtergehäuse, ein in dem Verdichtergehäuse drehbar gelagertes Verdichterlaufrad und einen, insbesondere stromaufwärts des Verdichterlaufrads, in dem Verdichtergehäuse ausgebildeten Verdichtereinlasskanal verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass der Verdichtereinlasskanal zumindest bereichsweise von einem porösen Material begrenzt ist, durch welches zumindest zeitweise ein Fluid in den Verdichtereinlasskanal eingebracht wird.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Radialverdichters beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl der Radialverdichter als auch das Verfahren zu seinem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Das Einbringen des Fluids erfolgt mithilfe einer Fluiddruckquelle. Diese liegt beispielsweise als externe Fluiddruckquelle vor, beispielsweise als Sekundärluftpumpe oder dergleichen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Radialverdichter selbst die Fluiddruckquelle darstellt, genauer gesagt eine Druckseite des Radialverdichters. Beispielsweise ist also eine Fluidleitung einerseits an die Druckseite des Radialverdichters und andererseits über das poröse Material strömungstechnisch an den Verdichtereinlasskanal angeschlossen. In jedem Fall kann strömungstechnisch zwischen der Fluiddruckquelle und dem Verdichtereinlasskanal ein Stellventil vorliegen, beispielsweise ein Regelventil oder ein federbelastetes einstellbares Ventil.
Mithilfe des Stellventils kann der Volumenstrom des in den Verdichtereinlasskanal eingebrachten Fluids eingestellt werden. Besonders bevorzugt wird der Volumenstrom in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt des Radialverdichters eingestellt. Der Betriebspunkt ist beispielsweise definiert durch eine Drehzahl des Radialverdichters und/oder ein Druckverhältnis, welches das Verhältnis zwischen einem auf der Druckseite des Radialverdichters vorliegenden Druck und einem auf einer Saugseite des Radialverdichters vorliegenden Druck beschreibt. Beispielsweise ist es vorgesehen, den Volumenstrom des Fluids umso größer zu wählen, je größer die Drehzahl des Radialverdichters ist und/oder je größer das Druckverhältnis. Hierdurch wird eine besonders effektive Reduzierung der Störgeräusche erzielt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

Figur eine schematische Schnittdarstellung eines Radialverdichters für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Radialverdichters 1, der ein Verdichtergehäuse 2 und ein in dem Verdichtergehäuse 2 um eine Drehachse 3 drehbar gelagertes Verdichterlaufrad 4 aufweist. Bezüglich einer Strömungsrichtung eines Mediums in dem Verdichtergehäuse 2 stromaufwärts des Verdichterlaufrads 4 ist ein Verdichtereinlasskanal 5 in dem Verdichtergehäuse 2 ausgebildet. Stromabwärts des Verdichterlaufrads 4 liegt ein Verdichterauslasskanal 6 in dem Verdichtergehäuse 2 vor. Der Verdichtereinlasskanal 5 und der Verdichterauslasskanal 6 sind über das Verdichterlaufrad 4 strömungstechnisch miteinander verbunden.
Während eines Betriebs des Radialverdichters 1 verdichtet das Verdichterlaufrad 4 das über den Verdichtereinlasskanal 5 bereitgestellte Medium und stellt es unter einem höheren Druck in dem Verdichterauslasskanal 6 zur Verfügung. Das Verdichterlaufrad 4 verfügt über mehrere Schaufeln 7, von welchen hier lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind. Eine dem Verdichtereinlasskanal 5 zugewandte Seite der Schaufeln 7 definiert eine Eintrittsebene 8, welche ansonsten senkrecht auf der Drehachse 3 steht. Unter der Eintrittsebene 8 ist insoweit diejenige Ebene zu verstehen, an welcher das Medium in das Verdichterlaufrad 4 eintritt.
Es ist erkennbar, dass der Verdichtereinlasskanal 5 von einer Wand 9 begrenzt ist. Diese Wand 9 ist teilweise mit einer durchgehenden und fluiddichten Oberfläche versehen. Bereichsweise besteht die Wand 9 jedoch aus einem porösen Material 10, durch welches ein Fluid in den Verdichtereinlasskanal 5 einbringbar ist, nämlich gemäß der Pfeile 11, welche hier beispielhaft angedeutet sind. Das Material 10 ist beispielsweise in einer in dem Verdichtergehäuse 2 ausgebildeten Aufnahme 12 angeordnet. Das Material 10 kann jedoch auch Bestandteil des Verdichtergehäuses 2 sein und insoweit Material einheitlich mit ihm ausgeführt sein.
In dem Verdichtergehäuse 2 ist weiterhin eine Fluidleitung 13 ausgebildet, welche über das poröse Material 10 strömungstechnisch an den Verdichtereinlasskanal 5 angeschlossen ist. Strömungstechnisch zwischen der Fluidleitung 13 und dem porösen Material 10 liegt eine Beruhigungskammer 14 vor, welche bevorzugt als Ringkammer ausgestaltet ist. Die Beruhigungskammer 14 ist insoweit bezüglich der Drehachse 3 in Umfangsrichtung durchgehend und ununterbrochen ausgeführt. Dies gilt im Übrigen auch für das poröse Material 10. Entsprechend ist das Fluid durch das poröse Material 10 in Umfangsrichtung durchgehend in den Verdichtereinlasskanal 5 einbringbar.
Es ist zu erkennen, dass das poröse Material 10 in Form eines Rings vorliegt. Es umgreift insoweit das Verdichterlaufrad 4 beziehungsweise dessen Drehachse 3 in Umfangsrichtung vollständig und durchgehend. Das poröse Material 10 ist zumindest bereichsweise in axialer Richtung in Überdeckung mit dem Verdichterlaufrad 4 angeordnet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Material 10 ausgehend von der Eintrittsebene 8 in die von dem Verdichtereinlasskanal 5 abgewandte Richtung. Selbstverständlich kann jedoch auch das poröse Material 10 in Strömungsrichtung gesehen bereits vor der Eintrittsebene 8 vorliegen, also abseits des Verdichterlaufrads 4.
In jedem Fall wird durch das poröse Material 10 zumindest zeitweise ein Fluid in den Verdichtereinlasskanal 5 eingebracht, welches insoweit zusammen mit dem in dem Verdichtereinlasskanal 5 vorliegenden Medium das Verdichterlaufrad 4 durchströmt beziehungsweise überströmt. Durch das Einbringen des Fluids in den Verdichtereinlasskanal 5 wird eine Beeinflussung der von dem Medium ausgebildeten Grenzschicht erzielt. Diese Beeinflussung stabilisiert eine Kernströmung des Mediums, sodass eine Reduzierung von Störgeräuschen erzielt wird.
Eine weitere Reduzierung der Störgeräusche ergibt sich bereits durch die Anordnung des porösen Materials 10 und der Beruhigungskammer 14 in dem Verdichtergehäuse 2. Insgesamt wird mit der beschriebenen Ausgestaltung des Radialverdichters 1 insoweit eine hohe Laufruhe erzielt, wobei Störgeräusche vollständig oder zumindest nahezu vollständig beseitigt werden. Durch das Einbringen des Fluids in den Verdichtereinlasskanal 5 durch das poröse Material 10 wird zudem ein Zusetzen beziehungsweise Versotten des porösen Materials 10 effektiv verhindert.
Bezugszeichenliste

1: Radialverdichter
2: Verdichtergehäuse
3: Drehachse
4: Verdichterlaufrad
5: Verdichtereinlasskanal
6: Verdichterauslasskanal
7: Schaufel
8: Eintrittsebene
9: Wand
10: Material
11: Pfeil
12: Aufnahme
13: Fluidleitung
14: Beruhigungskammer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008000855 A1 [0002]

Claims

Radialverdichter (1) für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verdichtergehäuse (2), einem in dem Verdichtergehäuse (2) um eine Drehachse (3) drehbar gelagerten Verdichterlaufrad (4) und einem in dem Verdichtergehäuse (2) ausgebildeten Verdichtereinlasskanal (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichtereinlasskanal (5) zumindest bereichsweise von einem porösen Material (10) begrenzt ist, durch welches ein Fluid in den Verdichtereinlasskanal (5) einbringbar ist.
Radialverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine einerseits strömungstechnisch an eine Fluiddruckquelle angeschlossene Fluidleitung (13) andererseits über das poröse Material (10) strömungstechnisch an den Verdichtereinlasskanal (5) angeschlossen ist.
Radialverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass strömungstechnisch zwischen der Fluidleitung (13) und dem porösen Material (10) eine Beruhigungskammer (14) angeordnet ist.
Radialverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beruhigungskammer (14) mindestens dasselbe Volumen erfasst wie das poröse Material (10).
Radialverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material (10) ein offenporiger Schaum ist.
Radialverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material (10) eine Porosität von mindestens 20 %, mindestens 30 %, mindestens 40 % oder mindestens 50 % aufweist.
Radialverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material (10) Poren mit einer Porengröße von mindestens 0,025 mm, mindestens 0,05 mm, mindestens 0,0075 mm, mindestens 0,1 mm oder mindestens 0,2 mm aufweist.
Radialverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material (10) ein Metallschaum, eine Schaumkeramik oder ein Polymerschaum ist.
Radialverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material (10) in axialer Richtung bezüglich der Drehachse (3) des Verdichterlaufrads (4) in Überdeckung mit dem Verdichterlaufrad (4) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Radialverdichters (1) für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Radialverdichters (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Radialverdichter (1) über ein Verdichtergehäuse (2), ein in dem Verdichtergehäuse (2) drehbar gelagertes Verdichterlaufrad (4) und einen in dem Verdichtergehäuse (2) ausgebildeten Verdichtereinlasskanal (5) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichtereinlasskanal (5) zumindest bereichsweise von einem porösen Material (10) begrenzt ist, durch welches zumindest zeitweise ein Fluid in dem Verdichtereinlasskanal (5) eingebracht wird.