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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Ringkanalgebläse,
insbesondere zur Brennluftförderung
bei Heizgeräten
wie Fahrzeugheizgeräten,
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Aus der
GB 2 279 409 A ist ein Ringkanalgebläse bekannt,
bei dem radialen Erweiterungen des Außenrands des Ringkanals im
Bereich der Ein- und Auslaßöffnung vorgesehen
sind. Diese Erweiterungen besitzen in radialer Richtung eine relativ
große Ausdehnung,
was ihre geräuschmindernde
Funktion ungünstig
beeinflußt,
zumindest aber mit einem relativ hohen Förderleistungsverlust verbunden
ist.
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Ein ähnliches Ringkanalgebläse mit den
gleichen Nachteilen ist aus der
DE 27 14 459 B1 bekannt.
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Ringkanalgebläse dieser Art sind weiterhin
in unterschiedlichen Ausführungen
(beispielsweise
DE 1
703 329 A1 ,
DE
32 09 904 C2 ) bekannt und arbeiten, sofern keine besonderen
Geräuschreduzierungsmaßnahmen
getroffen werden, relativ laut. Insbesondere eine Geräuschkomponente,
die entsteht, wenn die einzelnen Schaufeln den Unterbrecher saug-
und druckseitig überstreichen,
liegt in einem für den
Menschen gut wahrnehmbaren, unangenehmen Frequenzbereich, der sich
aus dem Produkt von Drehzahl und Schaufelanzahl ergibt.
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Zur Reduzierung dieser Geräuschkomponente
werden üblicherweise
sichelförmige
Abdeckungen eingesetzt, welche die Einlaß- und/oder die Auslaßöffnung wenigstens
teilweise abdecken. Die Abdeckungen können am Gehäuseteil, bei dem es sich meist
um ein Gußteil
handelt, und dort insbesondere am Unterbrecher mit angeformt sein
(z.B.
DE 38 22 267
C2 ). Dies bedingt einerseits einen erhöhten Aufwand bei der Fertigung
des Gehäuseteils,
andererseits ist man durch den Urformprozeß in der Formgebung der Abdeckung
eingeschränkt.
Größere Gestaltungsfreiheit
hat man bei Realisierung der Abdeckung als separates Teil, welches
mit dem Gehäuseteil
verschraubt (z.B.
DE
196 38 847 A1 ) oder vernietet ist, wozu allerdings ein
zusätzlicher
Arbeitsgang erforderlich ist. Nach Anflanschung eines Antriebsmotors
an das Gehäuseteil
muß dieses
schließlich auf
der dem Laufrad zugewandten Seite einer aufwendigen Planbearbeitung
unterzogen werden.
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Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, ein Ringkanalgebläse der eingangs genannten Art
derart weiter zu entwickeln, daß dieses
eine minimale Geräuschemission bei
minimaler Leckage aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Ringkanalgebläse mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Dadurch, daß die Erweiterung im Bereich
der Ein- und/oder Auslaßöffnung spaltförmig ausgebildet ist
und einen strömungsgünstig geformten Übergang zum
Ringkanal aufweist, lassen sich die Verluste weiter reduzieren.
Die Erweiterungen lassen sich bei einem im Urformverfahren hergestellten
Gehäuseteil ohne
zusätzlichen
Aufwand anbringen, da sie als Negativform im Gießwerkzeug integrierbar sind.
Sie erzielen eine äußerst wirksame
Geräuschreduzierung, indem
sie sowohl an der Einlaß-
als auch an der Auslaßöffnung als
Entlastungsöffnungen
dienen, welche die an diesen Stellen sonst vorhandenen negativen Druckspitzen
am (Einlaß)
und positiven Druckspitzen am (Auslaß) gezielt abbauen. Über eine
das Laufrad abdeckende und gegenüber
dem Gehäuseteil
abdichtende Abdeckung kann ein Kurzschluß geschaffen werden, über den
ein gewünschter
Leckagestrom geleitet wird. Die Erweiterungen sind dabei auch bei minimaler
Leckage, beispielsweise bei weniger als etwa 1 bis 2 % Verlust an
Förderleistung,
noch in hohem Maße
zur Geräuschminderung
wirksam.
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Die Erweiterung im Bereich der Ein- und/oder
Auslaßöffnung erstreckt
sich in Umfangsrichtung vorteilhaft über einen Winkelbereich von etwa
5° bis 40°.
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Vorzugsweise mündet die Erweiterung im Bereich
der Ein- und/oder Auslaßöffnung in
Richtung der Drehachse des Laufrades in den Ringkanal, der in diesem
Bereich durch eine Trennwand von der entsprechenden Öffnung abgetrennt
ist. Dies ist vor allem bei der Einlaßöffnung von Vorteil, da die
Trennwand ein direktes Zusammentreffen von Fördermedium noch erhöhten Drucks
aus der Schaufelkammer mit in der Einlaßöffnung befindlichem Medium
verhindert, welches angesaugt wird. Über die Erweiterung kann der
Druck in der Schaufelkammer langsam abgebaut werden.
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Weist die Ein- und/oder Auslaßöffnung eine sichelförmige Abdeckung
auf, welche die entsprechende Öffnung
in Richtung der Drehachse des Laufrades in der axialen Projektion
wenigstens teilweise abdeckt, kann die geräuschreduzierende Wirkung der
Erweiterungen noch gesteigert werden.
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In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung
der Erfindung erstreckt sich die Erweiterung im Bereich der Ein-
und/oder Auslaßöffnung in
Umfangsrichtung so weit in den Unterbrecher hinein, daß sie den
Anfang bzw. das Ende des Ringkanals bildet. Somit können die
Druckspitzen gezielt dort abgebaut werden, wo sie am größten sind.
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Erstreckt sich die Erweiterung im
Bereich der Ein- und/oder Auslaßöffnung in
Umfangsrichtung so weit in den Unterbrecher hinein, daß sie bei
einer Drehposition des Laufrades noch eine Verbindung mit der offenen
Seite einer Schaufelkammer bildet, wobei bei dieser Drehposition
die übrige
offene Seite vom Unterbrecher und/oder einer sichelförmigen Abdeckung
abgedeckt ist, wird ein gleichmäßiger Abbau
der Druckspitzen gewährleistet.
Auf der Seite der Auslaßöffnung liegt
somit die in Drehrichtung des Laufrades hintere (stromauf gelegene)
Schaufel der Kammer noch im Bereich der Erweiterung auch wenn die
restliche Schaufelkammer schon vollständig abgedeckt ist, so daß der in
dieser Kammer herrschende hohe Druck langsam abgebaut werden kann.
Einige Winkelgrade später
ist dann die betreffende Kammer vom Unterbrecher und/oder einer
eventuell vorhandenen Abdeckung vollständig überdeckt und bis auf Spaltverluste
wird der Druck in der Kammer aufrecht erhalten, bis die in Drehrichtung
vordere Schaufel der Kammer in den Bereich der Erweiterung an der
Einlaßseite
kommt, über
welche der Druck langsam ohne Druckstoß weiter abgebaut werden kann.
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Nachfolgend ist eine vorteilhafte
Ausführungsform
der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine
schematische Draufsicht auf ein Gehäuseteil eines Ringkanalgebläses, wobei
aus Übersichtlichkeitsgründen von
einem Laufrad desselben lediglich der Außenrand und einige Schaufeln durch
Strichpunktlinien angedeutet sind;
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2 einen
schematischen Schnitt durch das Gehäuseteil, ein Laufrad mit Antriebswelle
sowie eine Abdeckung entlang der Linie II-II der 1; und
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3 einen
schematischen Schnitt durch das Gehäuseteil und das Laufrad mit
Antriebswelle entlang der Linie III-III der 1.
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Insgesamt mit 10 ist ein
Ringkanalgebläse bezeichnet,
das ein Gehäuseteil 12 mit
einem Ringkanal 14 mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt aufweist.
Der Ringkanal 14 verbindet eine Einlaßöffnung 16 mit einer
Auslaßöffnung 18,
die beide etwa in dieselbe Richtung, nämlich in Richtung auf eine
Rückseite
des Gehäuseteils 12,
weisen, wie dies in den 2 und 3 zu sehen ist. Der halbkreisförmige Querschnitt
des Ringkanals 14 reicht von einem Außenrand 22 über eine
tiefste Stelle des Ringkanals 14, einen sogenannten Grund 15,
zu einem Innenrand 24, der in axialer Richtung des Gehäuseteils 12 etwa
auf derselben Höhe
wie der Außenrand 22 liegt.
Auf derselben Höhe
ist ferner zwischen der Einlaßöffnung 16 und
der Auslaßöffnung 18 ein
Unterbrecher 20 vorgesehen, der die beiden Öffnungen
gegeneinander abtrennt.
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Ein Laufrad 34 wird von
einem nicht dargestellten Antriebsmotor über eine Antriebswelle 42 angetrieben,
die einen zylindrischen Durchbruch in einem Mittelpunkt des Gehäuseteils 12 durchsetzt,
wobei der Antriebsmotor mit einer Rückseite des Gehäuseteils 12 drehfest
und abgedichtet verbunden ist. Das Laufrad 34, welches
in 1 in strichpunktierten
Linien angedeutet ist, trägt
Schaufeln 38, die im Laufrad 34 Schaufelkammern 40 bilden,
welche in axialer Richtung auf der dem Ringkanal 14 zugewandten
Stirnseite des Laufrades 34 offen sind und sich von einem
Außenrand 44 zu
einem Innenrand 46 erstrecken. Die Außenränder 22 und 44 des
Ringkanals 14 bzw. der Schaufelkammern 40 liegen
in etwa demselben Abstand vom Mittelpunkt des Gehäuseteils 12.
Gleiches gilt für
die Innenränder 24 und 46. Eine
Außenkante 36 des
Laufrads 34 überragt
in radialer Richtung den Außenrand 22 des
Ringkanals 14 um eine Überdeckung 50,
die etwa 0,3 bis 0,7 mm, vorzugsweise ca. 0,5 mm beträgt. Zwischen
dem Laufrad 34 und dem Gehäuseteil 12 besteht
in axialer Richtung ein Spalt 48 im Bereich von etwa 0,2
bis 0,4 mm.
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Der Unterbrecher 20 ist
so ausgestaltet, daß bei
einer Drehposition des Laufrads 34, bei der sich eine beliebige
Schaufelkammer 40 über
dem Unterbrecher 20 befindet, die dem Unterbrecher 20 zugewandte
offene Seite dieser Schaufelkammer 40 vollständig abgedeckt
ist. Am Unterbrecher 20 ist in der durch einen Pfeil in 1 gezeigten Drehrichtung des
Laufrads 34 eine sichelförmige Abdeckung 28 angeformt,
deren Spitze in etwa in der Mitte zwischen dem Außen- und
dem Innenrand 22, 24 endet und welche den in 1 durch eine unterbrochene
Linie angedeuteten Bereich der in den Ringkanal mündenden
Einlaßöffnung 16 überdeckt.
In ähnlicher
Weise ist auch ein gestrichelt wiedergegebener Abschnitt der Auslaßöffnung 18 von
einer sichelförmigen
Abdeckung 26 teilweise überdeckt,
die Teil des Unterbrechers 20 ist und deren Spitze etwa über dem
Grund 15, d.h., im wesentlichen über der Mitte des Ringkanals 14,
endet.
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Der Außenrand 22 des Ringkanals 14 weist im
Bereich der Einlaßöffnung 16 eine
radiale Erweiterung 32 auf, die vom Laufrad 34 nicht
abgedeckt ist, so daß zwischen
der Außenkante 36 des
Laufrads 34 und einem Außenrand der Erweiterung 32 in
radialer Richtung ein Erweiterungsspalt 54 entsteht, der
bei einem Laufrad 34 mit etwa 75 mm Außendurchmesser bis zu ca. 0,5
mm betragen kann. Die Erweiterung 32 ist in Umfangsrichtung
spaltförmig
ausgestaltet und besitzt in Umfangs- ebenso wie in axialer Richtung
einen strömungsgünstig ausgeformten Übergang
zum Ringkanal 14, der im Bereich der Erweiterung 32 durch
eine Trennwand 62 von der Einlaßöffnung 16 abgetrennt
ist. In Umfangsrichtung reicht die Trennwand 62 bis zur
Spitze der sichelförmigen
Abdeckung 28. Die Erweiterung 32 erstreckt sich
vorteilhaft stromauf so weit in den Unterbrecher 20 hinein (siehe
die in 1 gestrichelt
wiedergegebene, verlängert
ausgeführte
Erweiterung 32), daß sie
den Anfang des Ringkanals 14 bildet und eine Schaufelkammer 40 des
in Pfeilrichtung rotierenden Laufrads 34 schon in den Bereich
der Erweiterung 32 kommt, während die übrige offene Seite der Schaufelkammer 40 noch
vollständig
vom Unterbrecher 20 bzw. der Abdeckung 28 überdeckt
ist.
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Im Bereich der Auslaßöffnung 18 ist
der Ringkanal 14 desgleichen mit einer radialen Erweiterung 30 versehen,
die vom Laufrad 34 nicht abgedeckt ist. Zwischen der Außenkante 36 des
Laufrads 34 und einem Außenrand der spaltförmigen Erweiterung 30 besteht
ein Erweiterungsspalt 52, der in radialer Richtung ebenfalls
bis zu ca. 0,5 mm betragen kann. In axialer Richtung mündet die
Erweiterung 30 strömungsgünstig direkt
in die Auslaßöffnung 18.
Die auslaßseitige
Erweiterung 30 bildet vorteilhafterweise das Ende des Ringkanals 14 und
erstreckt sich, wie in 1 gestrichelt
angedeutet, stromab so weit in den Unterbrecher 20 hinein,
daß eine
Schaufelkammer 40, deren übrige offene Seite bereits
vollständig
vom Unterbrecher 20 bzw. von der Abdeckung 26 abgedeckt
ist, noch im Bereich der Erweiterung 30 steht, so daß über diesen
Spalt ein Druckabbau in einen Spaltraum 56 hinein erfolgen
kann. Der Spaltraum 56 befindet sich zwischen einer Rückseite des
Laufrads 34 und einer Abdeckkappe 58, die über eine
Schulter 60 des Gehäuseteils 12 mit
diesem verbunden und gegen dieses abgedichtet ist. In diesen Spaltraum 56 mündet auch
die einlaßseitige
Erweiterung 32, so daß eine
geringfügige
Kurzschlußströmung zwischen
der Einlaß-
und der Auslaßöffnung 16, 18 möglich ist.
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Die radiale Ausdehnung der Erweiterungsspalte 52 bzw. 54 liegt
vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 10 Promille des Durchmessers
des Laufrades 34.
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- 10
- Ringkanalgebläse
- 12
- Gehäuseteil
- 14
- Ringkanal
- 15
- Grund
(von 14)
- 16
- Einlaßöffnung
- 18
- Auslaßöffnung
- 20
- Unterbrecher
- 22
- Außenrand
(von 14)
- 24
- Innenrand
(von 14)
- 26,
28
- Abdeckung
- 30,
32
- Erweiterung
- 34
- Laufrad
- 36
- Außenkante
(von 34)
- 38
- Schaufel
- 40
- Schaufelkammer
- 42
- Antriebswelle
- 44
- Außenrand
(von 40)
- 46
- Innenrand
(von 40)
- 48
- Spalt
- 50
- Überdeckung
- 52,
54
- Erweiterungsspalt
- 56
- Spaltraum
- 58
- Abdeckkappe
- 60
- Schulter
- 62
- Trennwand