DE3203325A1

DE3203325A1 - Seitenkanalgeblaese

Info

Publication number: DE3203325A1
Application number: DE19823203325
Authority: DE
Inventors: Rüdiger 8000 München Galtz; Rudolf 8033 Krailling Reinhardt
Original assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Current assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Priority date: 1982-02-02
Filing date: 1982-02-02
Publication date: 1983-08-18
Also published as: FR2522738B1; JPS5941695A; SE454907B; US4447187A; SE8206537D0; FR2522738A1; DE3203325C2; SE8206537L

Description

WEBASTO-Werk W. Baier GmbH & Co.

S E I TENKANALGEB-L- ÄS E

]5 Die Erfindung betrifft ein Seitenkanalgebläse mit einem Seitenkanal etwa von der Form eines senkrecht zu seiner Symmetrieachse geschnittenen Torus und einem an der Schnittfläche unter Freilassung eines Axialspaltes anschliessenden, koaxialen Laufrad, das an seiner Stirnfläche in einer ringförmigen, dem Seitenkanal im wesentlichen gegenüberliegenden Vertiefung axial-symmetrisch aufgereihte Schaufeln aufweist.

Ein solches Seitenkanalgebläse ist aus der deutschen Auslegeschrift 21 35 093 bekannt. Seitenkanalgebläse oder Ringkanalgebläse dieser Art liefern hohe Drücke bei relativ niedrigen Wirkungsgraden. Ihre Kennlinien sind steil. Die Leistungsdaten hängen stark von dem eingestellten Axialspalt ab und verändern sich in kritischer Weise mit der Änderung des Axialspaltes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Seitenkanalgebläse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Empfindlichkeit der Abhängigkeit zwischen Axialspalt und Leistung verringert und bei gleichen Axialspalten die Gebläseleistung gesteigert ist.

] Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Radius mindestens eines Randes der Vertiefung, gemessen an der Grenzfläche zwischen dem Seitenkanal und dem Laufrad kleiner als der Radius des nächstliegenden Randes des c Seitenkanales ist. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ergibt sich überraschenderweise eine Steigerung des Wirkungsgrades (bei gleicher Axialspaltbreite) und eine weitaus weniger kritische Abhängigkeit zwischen Axialspaltbreite und Wirkungsgrad. Die erfindungsgemäße

IQ Maßnahme beruht auf folgender Erkenntnis: Bei Seitenkanalgebläsen überlagert sich der Hauptströmung in Umfangsrichtung eine schraubenlinienförmige Sekundärströmung derart, daß Gas aus dem Ringkanal im achsnahen Bereich in die Kammern zwischen den Schaufeln des Laufrades angesogen und im achsfernen Bereich wieder in den Ringkanal ausgeblasen wird. Wenn, wie dies bei bekannten Seitenkanalgebläsen üblich ist, die Innen- und Außenkanten der Laufradkammern, d.h. der die Schaufeln aufnehmenden ringförmigen Vertiefung, mit den Innen- und Außenkanten des Seitenkanals fluchten, prallt auf Grund des bestehenden Axialspaltes aus der Laufradkammer austretendes Gas außen auf die äußere Begrenzungskante des Seitenkanals, während umgekehrt im achsnahen Bereich die den Ringkanal verlassende Sekundärströmung auf den Innenumfangsrand der Laufradkammern trifft. Dadurch kommt es zu einer Stauwirkung, die die Lässigkeit des Dichtspaltes unerwünscht erhöht.

Gemäß der Lösung nach der Erfindung liegt zumindest eine Umfangskante der Laufradkammer um einen Durchmessersprung radial innerhalb einer Umfangskante des Gehäuseringkanals. Durch diesen Durchmessersprung wird der Gasstau im Übergangsbereich der Sekundärströmung von den Laufradkammern in dem Gehäuseringkanal bzw. umgekehrt vermieden. Die Lässigkeit der Dichtspalte wird verringert. Infolge des mit der Erfindung erzielten Abbaus des Staudruckes

] wird auch, die Empfindlichkeit in der Abhängigkeit zwischen Spaltweite und Gebläseleistung verringert.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Durchmessersprung nicht nur im Bereich einer Kante, sondern sowohl bei der Außenumfangskante als auch bei der Innenumfangskante vorgesehen. Die oben geschilderte vorteilhafte Wirkung wird damit des weiteren gesteigert.

Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn nach einer

bevorzugten Ausführungsform der Durchmessersprung, also die Differenz entsprechender Radien, an der Innenkante und/oder der Außenkante das 1 bis 1,5-fache der Abmessung ]5 des Axialspaltes beträgt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Seitenkanal im Boden eines etwa topfförmigen Gehäuses gefertigt, wobei das Laufrad eine zylindrische Form aufweist und in dem topfförmigen Gehäuse unter Freilassung eines radialen Dichtspaltes sitzt. Der Dichtspalt sollte möglichst eng und lang sein. Durch diesen Dichtspalt wird die Lässigkeit in Umfangsrichtung verringert. Er kann die Dichtfunktion des Axialspaltes teilweise übernehmen und dadurch erhöhen. Eine weitere Erhöhung der Dichtwirkung und der Leistungssteigerung des Gebläses läßt sich nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dadurch erzielen, daß im Boden des topfförmigen Gehäuses eine zentrale zylindrische Vertiefung vorgesehen ist, in die ein entsprechender an dem Laufrad angeformter Zapfen unter Freilassung eines radialen Ringspaltes hineinragt. Auch dieser zylindrische Ringspalt unterstützt die Dichtfunktion des Axialspaltes wie vorstehend erläutert.

Auch die dem Ring- oder Seitenkanal abgewandte Stirnfläche

des Laufrades kann zur weiteren Steigerung der Dichtwirkung herangezogen werden, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform das topfförmige Gehäuse durch einen mit seinem Zylindermantel verbundenen Deckel unter Freilassung eines axialen Dichtspaltes zum Laufrad hin abgeschlossen ist, in welchem Deckel eine Aussparung für eine Antriebswelle für das Laufrad' vorgesehen ist.

ig Eine weitere Steigerung der Abdichtung läßt sich nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielen, daß das Laufrad an seiner dem Seitenkanal abgewandten Stirnfläche Rippen nach Art eines Radiallüfters aufweist, die zwischen dem Laufrad und dem Deckel liegen, und die an der Rückseite des Laufrades einen Druck aufbauen, der der Strömung durch den zylindrischen Dichtspalt zwischen dem topfförmigen Gehäuse und dem Laufrad entgegenwirkt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Seitenkanalgeblase gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht längs der Schnittlinie II-II in

Fig. 1.
Fig. 3 eine Ansicht des Laufrads von der in Fig. 1 linken Seite aus.

Das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Seitenkanalgebläse weist ein topfförmiges Gehäuse 5 mit zylindrischen Wänden 5a auf. Im Boden des topfförmigen Gehäuses ist ein Seitenkanal 1 gefertigt, der die Form einer Ringnut oder eines senkrecht zu seiner Symmetrieachse geschnittenen Torus aufweist. In dem topfförmigen Gehäuse sitzt ein im wesentlichen zylinderförmiges Laufrad 2,

] das durch eine Welle 9 antreibbar ist. Das Laufrad weist an seiner dem Seitenkanal 1 zugewandten Stirnseite eine ringförmige Vertiefung auf, die in der Form und Lage etwa der Form des Seitenkanales entspricht. In dieser

/j ringförmigen Vertiefung sind axial-symmetrisch Schaufeln angeordnet. Die in den Seitenkanal 1 mündenden Ein- und Auslaßöffnungen, sowie die Stege zur Trennung zwischen Ein- und Auslaßöffnung gehören zum Stand der Technik und sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

An der dem Ringkanal 1 zugewandten Stirnseite des Laufrades 2 ist ein zentraler Zapfen 7 angeformt, der in eine entsprechende Ausnehmung 6 im Boden des topfförmigen Gehäuses 5 ragt. Durch die zylindrische Anordnungsweise

•J5 des Laufrades und des topfförmigen Gehäuses entstehen zwischen der äußeren Mantelfläche des Laufrades 2 und dem zylindrischen Mantel 5a des topfförmigen Gehäuses 5 sowie zwischen dem Außenmantel des Zapfens 7 und der zylindrischen Wandung der Vertiefung 6 radiale Dichtspalte, die möglichst eng und lang zu wählen sind. An der dem Seitenkanal 1 abgewandten Stirnfläche des Laufrades 2 sind Schaufeln oder Rippen 10 nach Art eines Radialgebläses angeordnet. Die Schaufeln 10 an der dem Seitenkanal 1 abgewandten Stirnseite des Laufrades 2 sind besonders deutlich in Figur 2 zu erkennen. Das topfförmige Gehäuse 5 ist durch einen Deckel 8, der einen Durchbruch für die Antriebswelle 9 des Laufrades 2 aufweist, abgeschlossen.

Erfindungsgemäß ist die die Schaufeln 4 enthaltende Vertiefung 3 im Laufrad 2 radial etwas nach innen versetzt, so daß sich an der Übergangsstelle zwischen Seitenkanal und der die Schaufeln enthaltenden. Vertiefung sowohl im achsnahen als auch im achsfernen Übergangsbereich ein Absatz ergibt. Vorzugsweise ist die Differenz zwischen dem Radius R- des inneren Randes der die Schaufeln enthaltenden Vertiefung und dem Radius R₀ des inneren Randes des

■j Seitenkanals etwa gleichgroß wie der Spalt S in Axialrichtung zwischen dem Gehäuseboden und dem Laufradkörper. Das gleiche gilt an den Außenkanten oder äußeren Rändern für die Radien R2 und R-.

Das Seitenkanalgebläse arbeitet wie folgt:

Über die Welle 9 wird das Laufrad 2 in Drehung versetzt, wodurch das im Seitenkanal 1 enthaltene Gas in Bewegung versetzt wird und über geeignete Stege sowie Ein- und

IQ Auslaßeinrichtungen gefördert wird. Der Gashauptströmung in Umfangsrichtung ist eine schraubenlinienförmige Sekundärströmung überlagert, wie dies mit unterbrochenen Pfeilen in Fig. 1 angedeutet ist. Das Gas aus dem Seitenkanal 1 wird in dem achsnahen Bereich in die Kam-

|r mern zwischen den Laufradschaufeln gezogen und im achsfernen Bereich wieder in den Seitenkanal zurückge-^ blasen. Da das Laufrad an der den Seitenkanal enthaltenden Fläche nicht lückenlos anschließt, vielmehr zwischen beiden ein Dichtspalt S vorgesehen ist, entsteht bei Seitenkanalgebläsen nach dem Stande der Technik in den Übergangsbereichen zwischen Seitenkanal und Laufradvertiefung ein Staudruck, der die Lässigkeit der Dichtspalte unerwünscht erhöht. Dadurch, daß erfindungsgemäß die Ränder der die Laufschaufeln enthaltenden Vertiefung geringfügig näher zur Achse liegen, d.h. also einen geringeren Radius aufweisen, als die entsprechenden Ränder des Seitenkanals 1 ■, kann die schraubenlinienf örmige Sekundärströmung ungehindert vom Seitenkanal aus und wieder in diesen eintreten, ohne daß sich an der Kante eine Stauwirkung und die damit verbundenen nachteiligen Folgen ergeben. Durch die Schaufeln 10 auf der dem Ringkanal 1 abgewandten Stirnseite, der sogenannten Nabenstirnseite des Laufrades, wird in dem radialen Dichtspalt zwischen dem Mantel 5a des topfförmigen Gehäuses 5 und der Zylinderwandung des Laufrades 2 ein Gegendruck zu dem vom Ringkanalgebläse erzeugten Druck aufrechterhalten, wodurch die Lässigkeit des radialen Dichtspaltes verringert wird. Eine entsprechende Funktion übernehmen nach

Art eines Eadialgebläses angeordnete Schaufeln oder Rippen 13 auf der Stirnfläche des Zapfens 7 (Fig. 3).

Claims

WEBASTO-Werk W. Baier GmbH & Co.

PATENTANSPRÜCHE

1J Seitenkanalgebläse mit einem Seitenkanal (1),

etwa von der Form eines senkrecht zu seiner Symmetrieachse geschnittenen Torus und einem an der Schnittfläche unter Freilassung eines Axialspaltes (S) anschließenden, koaxialen Laufrad (2) , das an seiner einen Stirnfläche in einer ringförmigen, dem Seitenkanal (1) im wesentlichen gegenüberliegenden Vertiefung (3) axial-symmetrisch aufgereihte Schaufeln (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß der Radius (R , R„) mindestens eines Randes der Vertiefung (3), gemessen an der Grenzfläche zwischen dem Seitenkanal (1) und dem Laufrad (2), kleiner als der Radius (R₃, R.) des nächstliegenden Randes des Seitenkanals (1) ist.
2. Seitenkanalgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (R₁, R_?) beider Ränder der Vertiefung (3) kleiner als die Radien (R₃, R₄) der jeweils nächstliegenden Ränder des Seitenkanals (1) sind.
3. Seitenkanalgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzen (D₁, D„)

entsprechender Radien das Eins- bis Fünffache der Abmessung des Axialspaltes (S) betragen.

]
4. Seitenkanalgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenkanal (1) im Boden eines topfförmigen Gehäuses (5) gefertigt ist, und daß das Laufrad (2) eine zylindrische Form aufweist und unter Freilassung eines radialen Dichtspaltes in dem topfförmigen Gehäuse (5) sitzt.
5. Seitenkanalgebläse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des.topfförmigen Gehäuses IQ (5) eine zentrale zylindrische Vertiefung (6) vorgesehen ist, in die ein entsprechender an dem Laufrad angeformter Zapfen (7) unter Freilassung eines radialen Ringspaltes hineinragt.
6. Seitenkanalgebläse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das topfförmige Gehäuse (5) durch einen mit seinem Zylindermantel (5a) verbundenen Deckel (8) unter Freilassung eines axialen Dichtspaltes zu dem Laufrad hin abgeschlossen ist, und daß in dem Deckel (8) eine Aussparung für eine Antriebswelle (9) vorgesehen ist.
7. Seitenkanalgebläse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (2) an seiner dem Seitenkanal (1) abgewandten Stirnfläche Rippen (10) nach Art eines Radiallüfters aufweist.
8. Seitenkanalgebläse nach Anspruch 5, dadurch gekennze ichnet, daß der Zapfen (7) an seiner Stirnfläche Eippen (13) nach Art eines Radiallüfters trägt.