EP1503084B1 - Blower - Google Patents
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- EP1503084B1 EP1503084B1 EP03027515A EP03027515A EP1503084B1 EP 1503084 B1 EP1503084 B1 EP 1503084B1 EP 03027515 A EP03027515 A EP 03027515A EP 03027515 A EP03027515 A EP 03027515A EP 1503084 B1 EP1503084 B1 EP 1503084B1
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D23/008—Regenerative pumps
-
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
- F04D29/161—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps
Definitions
- the present invention relates to a blower, in particular a combustion air blower for a vehicle heater, and a method for operating such a blower.
- blower blowers In heaters, such as those used in vehicles, for example, as auxiliary heaters or heaters, commonly referred to as side channel blower blowers are used to feed combustion air into a burner.
- Such blowers have an annular conveying channel over which the conveying vanes of a conveyor wheel covering the conveyor channel in succession in the circumferential direction move sequentially in order to convey air from an inlet region to an outlet region of the conveyor channel in this manner. Due to the pressure increase occurring during the conveying process, a lower pressure prevails in the region of the inlet region of the conveying region than in the region of the outlet region.
- a so-called breaker is provided between the outlet region and the inlet region, over which the conveyor blades move with a comparatively small distance.
- a blower according to the preamble of claim 1 is known from US-A-3,942,906.
- This known fan leads out of the breaker area a branch line, which opens again downstream of the inlet opening in the annular channel. In this way, a relaxation of the trapped air volumes can occur in the breaker area.
- the branch line opens into the annular channel from radially outside.
- DE-C-902 074 shows a fan in which leads away from the breaker area a relaxation channel, which introduces relaxing air in the interruption area in the inlet opening.
- US-A-3,356,033 shows a blower in which the inlet opening into an annular channel is provided in a radially inner region of the breaker.
- a side channel blower in which the inlet opening arranged downstream of the breaker area in the flow direction is elongated in the circumferential direction and arranged at the radially inner end region of the annular channel.
- This blower in particular combustion air blower for a vehicle heater, comprises a blower housing, a conveyor channel formed in the blower housing, annularly extending around an axis of rotation and open on one axial side, a delivery wheel which covers and overlays the delivery duct on its axially open side on the blower housing the rotation axis is rotatably supported and has a plurality of circumferentially successive conveying blades which move upon rotation of the conveying wheel in a direction of movement over the conveying channel, an inlet region for entry of air to be conveyed into the conveying channel, an outlet region for exit from along the conveying channel conveyed air from the conveying channel, in the direction of movement of the conveying blades following the outlet region and the inlet region in advance an interruption region in which the conveying channel is interrupted in the circumferential direction, as well as a Relaxation channel arrangement, which provides a connection between the interruption area and the delivery channel.
- the inclusion of pressurized air when crossing a breaker between the inlet region and the outlet region of the conveyor channel avoided by leading away from the interruption area a relaxation channel. In this way it is prevented that during the further movement of this volume, a sudden relaxation occurs when this comes back into the region of the inlet region. Nevertheless, since the expansion channel arrangement is still open into the delivery channel, the occurrence of considerable delivery losses is avoided, so that an impairment of the delivery efficiency or of the efficiency in the fan according to the invention does not occur.
- the expansion channel arrangement has an entry area in the interruption area and has an exit area in which it is open towards the delivery channel.
- the air conveyed in the conveying channel from the inlet region to the outlet region has a spiral or helical flow movement direction.
- the expansion channel arrangement opens radially inward into the conveying channel such that the air leaving the expansion channel arrangement in the direction of the conveying channel an air flow in the conveying channel with helical flow movement direction has a substantially tangential or secant and the flow direction of flow of the air flow rectified flow direction.
- the interruption region has an interruption wall region, which the Scrape blades with low axial distance, and that the inlet region of the expansion channel arrangement comprises at least one inlet opening in the interruption Wandungsungs Symposium.
- the at least one inlet opening have an increasing opening width in the direction of movement of the conveying blades.
- the expansion channel arrangement in the direction of movement of the conveyor blades downstream with respect to the inlet region the delivery channel opens into the delivery channel.
- the expansion channel arrangement in the outlet region the expansion channel arrangement opens into the conveying channel in the region of the inlet region thereof.
- the exit region can open into a channel, which then opens into the delivery channel in the entry region thereof.
- the outlet region may have at least one outlet opening.
- This relationship therefore means that it is ensured by a defined setting of the speed of the feed wheel in a certain speed range or speed range that by tuning the speed to the length of the expansion channel arrangement destructive interference of the pressure fluctuations in the inlet region of the conveyor channel and the pressure fluctuations in the air, which Relaxation channel arrangement leaves in the direction of delivery channel, is generated.
- a phase shift occurs by half the wavelength of the pressure fluctuations, so that a pressure maximum in the delivery channel is compensated or approximately compensated by a pressure minimum of the air leaving the expansion channel arrangement.
- blowers or side channel blowers Another problem with such blowers or side channel blowers is that in general their conveying capacity depends on the size, in particular the length, of the conveying channel. Due to the fact that the space available for such devices in a vehicle is limited, the fan outer dimension is correspondingly limited, so that in general the achievement of higher delivery volumes by increasing the speed of the feed wheel is accomplished.
- a higher winningraditch leads correspondingly to a higher load of the drive motor or generally a higher load on the entire system, so that in particular in the respect to each other moving assemblies, such as grinder of the drive motor, bearings, etc., a lifetime reduction are accepted if higher production capacities are to be achieved.
- an increase in speed generally results in a significant increase in the noise generated in the region of such a fan, which is particularly the case in use Motor vehicles is not desired by the associated loss of comfort.
- a radial dimension of the inlet opening is smaller than a radial dimension of the conveyor channel in the inlet area.
- the conveying capacity of such a blower can be further improved by virtue of the fact that a circumferential dimension of the inlet opening is greater than the radial dimension of the inlet opening. That is, by designing such an opening with slot-like contour can continue to increase without increasing the speed of the feed wheel, a larger volume flow or set at the same volume flow, a higher pressure difference.
- a radially inner end region of the inlet opening lies in or near a radially inner end region of the conveyor channel, and / or that a radially outer end region of the inlet opening lies in or near a radially central region of the conveyor channel.
- the side channel blower 10 comprises a blower housing 12, in which a conveying channel 14, which is arranged concentrically with respect to a rotation axis A and extends in an annular manner around the rotation axis A, is formed.
- the delivery channel 14, which may for example have a circular segment-like cross-sectional contour, is axially open on one side and is covered there by a delivery wheel generally designated 16.
- the conveyor wheel 16 is driven by a drive motor, not shown, for rotation about the axis of rotation A and is positioned with respect to the blower housing 12 so that it lies with its side facing the conveyor channel 14 at a short distance above the blower housing 12 and the conveyor channel 14 and thus with a winningradschale 18 substantially closes the conveyor channel 14 tight.
- the bainradschale 18 has in the conveyor channel 14 covering area thereof a shape, the essentially also corresponds to the shape of the conveyor channel, is thus also formed for example with circular or circular segment-like cross-sectional contour and carries in this contour a plurality of circumferentially successively arranged conveyor blades 20.
- the conveyor blades Upon rotation of the conveyor wheel 16 in a direction R, the conveyor blades move 20th also in this direction R above the conveying channel 14, so that in the conveying channel 14 or in the volume range of the conveying wheel 16 existing air is conveyed in a conveying direction F, which essentially corresponds to the direction of movement R of the conveying wheel 16 and the conveying blades 20.
- This air to be conveyed passes into the region of the conveying channel 14 via an inlet region 20 which is only generally recognizable in FIG. 1 and which, for example in the region of the conveying channel 14, comprises an inlet opening which is not recognizable any further.
- the air conveyed away from the inlet region 22 in the conveying direction F then moves in the direction of an outlet region 24.
- an outlet opening 26 is provided, via which the air leaving the conveying channel 14 passes into an outlet channel 28 and from there, for example, into the combustion chamber of a vehicle heater.
- interruption region 30 Between the inlet region 22 and the outlet region 24 there is an interruption region 30.
- This interruption region 30, which is essentially radially extending and thus configured in the manner of a sector of a circle, interrupts the delivery channel 14 in the circumferential direction, so that a flow or delivery short circuit in the delivery channel 14 is avoided.
- the interruption region 30 comprises a wall 32 which closes off the outlet opening 26 in the axial direction, in particular on that axial side on which the delivery channel 14 is open. The positioning of this interrupt wall 32 is such that the conveyor wheel 16 with its conveying blades 20 when passing over the interruption area 30 with only a very small distance over this wall 32 moves away.
- Fig. 2 shows first in an axial view simplifies the above-described fan housing 1 2 with the conveyor channel formed therein 14. It can be seen the inlet region 22 with the inlet opening 34, the interruption area 30 with the swept by the conveying blades 20 at a small distance wall 32 and the As already indicated above, in the inlet region 22 in the region of the conveying channel 14 entering or sucked there air is conveyed in the conveying direction F toward the outlet region 24, wherein by interaction of the conveying channel 14 with the feed wheel 16th the illustrated in Fig. 3 spiral or spiral flow S is constructed. 2 shows a relaxation channel 36.
- This expansion channel 36 extends from the interruption region 30 into the delivery channel 14, and Although in an upstream region, so for example, one of the inlet opening 34 and the inlet region 22 nearby area.
- An inlet opening 38 of the expansion channel 36 is provided in the wall 32, and the expansion channel 36 leads from this inlet opening 38 to an outlet opening 40 which is located in the embodiment of FIG. 2 in the conveying direction F shortly after the inlet opening 34 of the conveying channel 14.
- this expansion channel 36 it is achieved that the above-mentioned volume of air formed or enclosed between two conveying blades 20 which follow one another directly in the direction of movement R can gradually relax when passing over the interruption region 30 via the expansion channel 36 to the conveying channel 14, so that, even before this volume returns to the inlet region 22, a significantly reduced pressure is present and the above-mentioned pulsations do not occur. Nevertheless, the relaxation in the direction of the delivery channel 14 ensures that delivery losses are largely avoided and thus the delivery efficiency and the efficiency of such a blower 10 can be significantly improved.
- the expansion channel 36 is guided or the outlet opening 40 is positioned such that the direction of relaxation E in the discharge channel 36 flows through or exits Air supports the spiral or helical flow built up in the delivery channel 14 or supports the structure of this helical flow.
- the expansion channel 36 is positioned such that the air leaving it is guided essentially tangentially or secantially to the spiral or spiral flow with essentially the same flow direction and thus mixed or connected with this spiral flow that the helical flow is not impaired but rather supported.
- This also results in a significant increase in the efficiency result.
- this can be achieved by virtue of the fact that the air entering the region of the delivery channel 14 in the direction E has the same flow direction or flow component there as the spiral or helical flow present in this region.
- FIG. 4 various possibilities of shaping the inlet opening 38 of the expansion channel 36 are shown in the illustrations a) to d).
- Fig. 4a the circular shape shown in Fig. 2 while in Fig. 4b) an elongated, however, however, rounded in the longitudinal ends shape is present.
- Fig. 4c a triangular shape is present, wherein in the direction of movement R, as well as in the two previously described shapes, the width B, ie the dimension transverse to the direction of movement R, increases.
- FIG. 4d a shaping with a plurality of triangular opening segments is shown, whereby in each of these segments and thus also in the combination of the segments, the total width or effective width B in the direction of movement R increases. This increase in the width B of the inlet opening 38 results in an optimized expansion behavior when the air volume trapped between two immediately successive conveyor blades 20 moves into the region of the inlet opening 38.
- Fig. 5 two possible shapes of the outlet opening 40 are shown, wherein the Fig. 5a) again represents the circular shape, while in Fig. 5b), the elongated in the direction of movement R shape is present.
- This shaping can be adapted to the requirement to support the helical flow or its structure optimized.
- FIG. 10 A modified embodiment of the blower 10 according to the invention is shown in FIG. It can be seen, however, that the expansion channel 36 with its outlet opening 40 in the inlet region 22 of the conveyor channel 14 is open where the inlet opening 34 is positioned. In other words, the air leaving the expansion channel 36 via the outlet opening 40 thereof enters into the delivery channel 14 in the region of the inlet opening 34, together with the air sucked in from the outside.
- n k • c : 2 • z • L ,
- the number k corresponds to an odd integer, since destructive interference is obtained not only with a shift of ⁇ / 2, but also, for example, with a shift of 3 ⁇ / 2.5 ⁇ / 2 and so on.
- the speed n of the feed wheel 20 is preferably set so that it is in the range of speed n, as they are made of the preceding equation taking into account the quantities L and z, which are the only constructive quantities. It goes without saying that it is also possible to work with other speeds for adjusting the delivery rate, which deviates from the speed optimized with regard to the reduction in pulsation. Basically, but taking into account the preceding context, the blower 10 can be constructively designed so that when the combustion air required for a normal heating operation, the feed wheel 16 can be operated at the optimized speed.
- a plurality of expansion channels 36 may be provided, so that a relaxation channel arrangement so not only the shown in the figures single expansion channel 36, but for example, two, three or four such expansion channels 36 may then, for example, at different areas to the delivery channel 14 out are open or whose inlet openings 38 are also positioned in different areas of the interruption area 30.
- the delivery channel 36 or, if appropriate, the plurality of delivery channels 36 can be integrated into the latter by appropriate design of the fan housing 12 or can be created by providing separate, hose-like connections. Also the leadership or
- Shaping these expansion channels can be optimized to achieve a gradual pressure relief, for example, it is possible to provide an undulating shaping or to hold a throttle point.
- FIGS. 7 and 8 A further variant of a blower 10 is shown in FIGS. 7 and 8, in which, although not the previously described expansion channel or a corresponding arrangement is provided, but in the area of the inlet opening 34 is provided by special design measures that a Such blower 10 has a further improved operating characteristic. It should be expressly understood that the aspects described below with reference to FIGS. 7-9 can of course be combined with the previously described aspects. In particular, already mentioned FIG. 6 shows a variant in which the inlet opening 34 essentially satisfies the conditions for the geometry of the inlet opening explained below.
- the inlet opening 34 is dimensioned so that, unlike, for example, in the embodiment of FIG. 2, not the entire radial region of the conveying channel 14 from its radially inner dimension r i to its radially outer dimension r a covered. Rather, in the radial direction, the inlet opening 34 is dimensioned so that its radially inner end portion 40 substantially coincides with the radially inner end portion 42 of the conveyor channel 14 and is positioned there, while its radially outer end portion 44 approximately with the radially central portion 46 of the conveyor channel 14 matches or lies there. That is, in this embodiment variant, the inlet opening 34 covers only the radially inner half portion of the conveying channel 14, while a corresponding overlap in the radially outer half portion is not present.
- the inlet opening 34 is dimensioned such that its circumferential extent L S is greater than its radial extent B S. With a correspondingly long configuration in the circumferential direction, therefore, a curved slot-like contour results. Also, the recognizable in Fig. 6 substantially elliptical configuration can be used here.
- the curves or lines a and b intersect at a volume flow V Smin .
- V Smin a volume flow
- the curve b lies over the curve a
- the curve a lies above the curve b.
- the speed can be reduced at the transition to the special geometry of the inlet opening 34.
- the noise impairment is reduced and on the other hand the mechanical load on the blower, in particular the storage or grinding areas, is reduced.
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gebläse, insbesondere ein Verbrennungsgluftgebläse für ein Fahrzeugheizgerät, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Gebläses.The present invention relates to a blower, in particular a combustion air blower for a vehicle heater, and a method for operating such a blower.
Bei Heizgeräten, wie sie in Fahrzeugen beispielsweise als Standheizungen oder Zuheizer eingesetzt werden, werden im Allgemeinen als Seitenkanalgebläse bezeichnete Gebläse eingesetzt, um Verbrennungsluft in einen Brenner zu speisen. Derartige Gebläse weisen einen ringartigen Förderkanal auf, über welchen die in Umfangsrichtung um eine Drehachse aufeinander folgend angeordneten Förderschaufeln eines den Förderkanal überdeckenden Förderrads sich bewegen, um auf diese Art und Weise Luft von einem Eintrittsbereich zu einem Austrittsbereich des Förderkanals zu fördern. Auf Grund der bei dem Fördervorgang auftretenden Druckerhöhung herrscht im Bereich des Eintrittsbereichs des Förderbereichs ein geringerer Druck vor, als im Bereich des Austrittsbereichs. Um einen Strömungskurzschluss im Gebläse zu vermeiden, ist zwischen dem Austrittsbereich und dem Eintrittsbereich ein sogenannter Unterbrecher vorgesehen, über welchem die Förderschaufeln sich mit vergleichsweise geringem Abstand hinweg bewegen. Dies bedeutet, dass dann, wenn ein zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Schaufeln gebildetes Fördervolumen des Förderrads in den Bereich des Unterbrechers tritt, in diesem Bereich Luft mit vergleichsweise hohem Druck eingeschlossen wird. Bewegt sich dieses Volumen dann weiter in Richtung Eintrittsbereich, so wird dann, wenn dieses Volumen sich über den Unterbrecher hinweg bewegt hat, am Eintrittsbereich eine schlagartige Entspannung der zunächst noch unter Druck gehaltenen Luft in diesem Volumen auftreten. Dieses schlagartige Entspannen beeinträchtigt den Aufbau der Spiralströmung bzw. Wendelströmung im Förderkanal nahe dem Eintrittsbereich und führt somit zu einer Veränderung des maximal erzielbaren Förderdrucks. Weiterhin führt diese spontane Entspannung zu wahrnehmbaren Geräuschen, die eine Komfortbeeinträchtigung darstellen.In heaters, such as those used in vehicles, for example, as auxiliary heaters or heaters, commonly referred to as side channel blower blowers are used to feed combustion air into a burner. Such blowers have an annular conveying channel over which the conveying vanes of a conveyor wheel covering the conveyor channel in succession in the circumferential direction move sequentially in order to convey air from an inlet region to an outlet region of the conveyor channel in this manner. Due to the pressure increase occurring during the conveying process, a lower pressure prevails in the region of the inlet region of the conveying region than in the region of the outlet region. In order to avoid a flow short circuit in the blower, a so-called breaker is provided between the outlet region and the inlet region, over which the conveyor blades move with a comparatively small distance. That is, when a delivery volume of the delivery wheel formed between two circumferentially successive blades enters the region of the breaker, air of comparatively high pressure is trapped in this region. If this volume then moves further in the direction of the entry region, then, when this volume has moved beyond the interrupter, a sudden relaxation of the initially still pressurized air in this volume will occur at the entry region. This sudden relaxation Affects the structure of the spiral flow or spiral flow in the delivery channel near the inlet region and thus leads to a change in the maximum achievable delivery pressure. Furthermore, this spontaneous relaxation leads to perceptible noises, which represent a comfort impairment.
Ein Gebläse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US-A-3,942,906 bekannt. Bei diesem bekannten Gebläse führt aus dem Unterbrecherbereich eine Abzweigungsleitung heraus, welche stromabwärts der Einlassöffnung wieder in den Ringkanal einmündet. Auf diese Art und Weise kann im Unterbrecherbereich eine Entspannung der dort eingeschlossenen Luftvolumina auftreten. Die Abzweigungsleitung mündet in den Ringkanal von radial außen ein.A blower according to the preamble of
Die DE-C-902 074 zeigt ein Gebläse, bei welchem aus dem Unterbrecherbereich ein Entspannungskanal wegführt, der im Unterbrecherbereich sich entspannende Luft in die Einlassöffnung einleitet.DE-C-902 074 shows a fan in which leads away from the breaker area a relaxation channel, which introduces relaxing air in the interruption area in the inlet opening.
Die US-A-3,356,033 zeigt ein Gebläse, bei welchem die in einen Ringkanal einmündende Einlassöffnung in einem radial inneren Bereich des Unterbrechers vorgesehen ist.US-A-3,356,033 shows a blower in which the inlet opening into an annular channel is provided in a radially inner region of the breaker.
Aus der US-A-3,951,567 ist ein Gebläse bekannt, bei welchem die Einlassöffnung und die Auslassöffnung jeweils näherungsweise im radial mittleren Bereich eines Ringkanals angeordnet sind.From US-A-3,951,567 a fan is known in which the inlet opening and the outlet opening are each arranged approximately in the radially central region of an annular channel.
Aus der DE 44 24 629 C1 ist ein Seitenkanalgebläse bekannt, bei welchem die in Strömungsrichtung auf den Unterbrecherbereich folgend angeordnete Einlassöffnung in Umfangsrichtung langgestreckt und am radial inneren Endbereich des Ringkanals angeordnet ist.From
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Gebläse so auszugestalten, dass bessere Strömungsverhältnisse erlangt werden können. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 definierte Gebläse gelöst.It is the object of the present invention to design a generic blower so that better flow conditions can be obtained. According to the invention, this object is achieved by the blower defined in
Dieses Gebläse, insbesondere Verbrennungsluftgebläse für ein Fahrzeugheizgerät, umfasst ein Gebläsegehäuse, einen in dem Gebläsegehäuse ausgebildeten, um eine Drehachse sich ringartig erstreckenden und an einer axialen Seite offenen Förderkanal, ein Förderrad, welches an dem Gebläsegehäuse den Förderkanal an seiner axial offenen Seite überdeckend und um die Drehachse drehbar getragen ist und eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Förderschaufeln aufweist, welche bei Drehung des Förderrads sich in einer Bewegungsrichtung über dem Förderkanal bewegen, einen Eintrittsbereich zum Eintritt von zu fördernder Luft in den Förderkanal, einen Austrittsbereich zum Austritt von entlang des Förderkanals geförderter Luft aus dem Förderkanal, in der Bewegungsrichtung der Förderschaufeln auf den Austrittsbereich folgend und dem Eintrittsbereich vorangehend einen Unterbrechungsbereich, in welchem der Förderkanal in Umfangsrichtung unterbrochen ist, sowie eine Entspannungskanalanordnung, welche eine Verbindung zwischen dem Unterbrechungsbereich und dem Förderkanal bereitstellt.This blower, in particular combustion air blower for a vehicle heater, comprises a blower housing, a conveyor channel formed in the blower housing, annularly extending around an axis of rotation and open on one axial side, a delivery wheel which covers and overlays the delivery duct on its axially open side on the blower housing the rotation axis is rotatably supported and has a plurality of circumferentially successive conveying blades which move upon rotation of the conveying wheel in a direction of movement over the conveying channel, an inlet region for entry of air to be conveyed into the conveying channel, an outlet region for exit from along the conveying channel conveyed air from the conveying channel, in the direction of movement of the conveying blades following the outlet region and the inlet region in advance an interruption region in which the conveying channel is interrupted in the circumferential direction, as well as a Relaxation channel arrangement, which provides a connection between the interruption area and the delivery channel.
Bei dem erfindungsgemäßen Gebläse wird das Einschließen von unter erhöhtem Druck stehender Luft beim Überschreiten eines Unterbrechers zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich des Förderkanals vermieden, indem von dem Unterbrechungsbereich ein Entspannungskanal wegführt. Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass bei der Weiterbewegung dieses Volumens eine schlagartige Entspannung auftritt, wenn dieses wieder in den Bereich des Eintrittsbereichs gelangt. Da die Entspannungskanalanordnung weiterhin in den Förderkanal offen ist, wird gleichwohl das Auftreten erheblicher Förderverluste vermieden, so dass eine Beeinträchtigung der Fördereffizienz bzw. des Wirkungsgrads bei dem erfindungsgemäßen Gebläse nicht auftritt.In the blower according to the invention, the inclusion of pressurized air when crossing a breaker between the inlet region and the outlet region of the conveyor channel avoided by leading away from the interruption area a relaxation channel. In this way it is prevented that during the further movement of this volume, a sudden relaxation occurs when this comes back into the region of the inlet region. Nevertheless, since the expansion channel arrangement is still open into the delivery channel, the occurrence of considerable delivery losses is avoided, so that an impairment of the delivery efficiency or of the efficiency in the fan according to the invention does not occur.
Die Entspannungskanalanordnung weist einen Eintrittsbereich in dem Unterbrechungsbereich auf und weist einen Austriffsbereich auf, in welchem sie zum Förderkanal hin offen ist.The expansion channel arrangement has an entry area in the interruption area and has an exit area in which it is open towards the delivery channel.
Für eine hohe Fördereffizienz ist es erforderlich bzw. vorteilhaft, wenn die in dem Förderkanal vom Eintrittsbereich zum Austrittsbereich geförderte Luft eine spiral- bzw. wendelartige Strömungsbewegungsrichtung aufweist. Um bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Gebläses diese Strömung nicht zu beeinträchtigen bzw. die Ausbildung einer wendelartigen bzw. spiralartigen Strömung noch zu unterstützen, ist vorgesehen, dass die Entspannungskanalanordnung radial innen derart in den Förderkanal einmündet, dass die die Entspannungskanalanordnung in Richtung Förderkanal verlassende Luft bezüglich einer Luftströmung in dem Förderkanal mit wendelartiger Strömungsbewegungsrichtung eine im Wesentlichen tangentiale oder sekantiale und der Strömungsbewegungsrichtung des Luftströmung gleichgerichtete Strömungsrichtung aufweist.For a high conveying efficiency, it is necessary or advantageous if the air conveyed in the conveying channel from the inlet region to the outlet region has a spiral or helical flow movement direction. In order not to impair this flow in the embodiment of a blower according to the invention or to support the formation of a helical or spiral flow, it is provided that the expansion channel arrangement opens radially inward into the conveying channel such that the air leaving the expansion channel arrangement in the direction of the conveying channel an air flow in the conveying channel with helical flow movement direction has a substantially tangential or secant and the flow direction of flow of the air flow rectified flow direction.
Um eine effiziente Trennung zwischen dem Austrittsbereich und dem Eintrittsbereich des Förderkanals bereitstellen zu können, um einen Förderkurzschluss zu verhindern, und gleichwohl in einfacher Art und Weise die erfindungsgemäß gewünschte Druckentspannung bereitstellen zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass der Unterbrechungsbereich einen Unterbrechungswandungsbereich aufweist, welchen die Förderschaufeln mit geringem Axialabstand überstreichen, und dass der Eintrittsbereich der Entspannungskanalanordnung wenigstens eine Eintrittsöffnung in dem Unterbrechunswandungsbereich umfasst.In order to be able to provide an efficient separation between the outlet region and the inlet region of the conveyor channel in order to prevent a delivery short circuit, and nevertheless to be able to provide the pressure relief desired according to the invention in a simple manner, it is further proposed that the interruption region has an interruption wall region, which the Scrape blades with low axial distance, and that the inlet region of the expansion channel arrangement comprises at least one inlet opening in the interruption Wandungsungsbereich.
Um bei Heranbewegung eines unter Druck gehaltenen Luftvolumens an den Unterbrechungsbereich einen allmählichen Druckabbau sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Eintrittsöffnung eine in der Bewegungsrichtung der Förderschaufeln zunehmende Öffnungsbreite aufweist.In order to ensure a gradual pressure reduction upon movement of a volume of air under pressure to the interruption area, it is proposed that the at least one inlet opening have an increasing opening width in the direction of movement of the conveying blades.
Weiter ist es beispielsweise möglich, dass im Austrittsbereich die Entspannungskanalanordnung in der Bewegungsrichtung der Förderschaufeln stromwabwärts bezüglich des Eintrittsbereichs des Förderkanals in den Förderkanal einmündet. Alternativ kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass im Austrittsbereich die Entspannungskanalanordnung in den Förderkanal im Bereich des Eintrittsbereichs desselben einmündet. Dies bedeutet insbesondere auch, dass der Austrittsbereich in einen Kanal einmünden kann, der dann in den Förderkanal im Eintrittsbereich desselben einmündet.Furthermore, it is possible, for example, that in the outlet region the expansion channel arrangement in the direction of movement of the conveyor blades downstream with respect to the inlet region the delivery channel opens into the delivery channel. Alternatively, it can of course also be provided that in the outlet region the expansion channel arrangement opens into the conveying channel in the region of the inlet region thereof. This also means, in particular, that the exit region can open into a channel, which then opens into the delivery channel in the entry region thereof.
Der Austrittsbereich kann wenigstens eine Austrittsöffnung aufweisen.The outlet region may have at least one outlet opening.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht diese ein Verfahren vor zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Gebläses, bei welchem Verfahren zum Betreiben eines Gebläses das Förderrad mit derartiger Drehzahl zur Drehung um die Drehachse angetrieben wird, dass im Wesentlichen folgender Zusammenhang erfüllt ist:
wobei
- n = Drehzahl des Förderrads,
- k = eine ungerade ganze Zahl (1, 3, 5, 7, ...)
- z = Anzahl der Förderschaufeln,
- c = Phasengeschwindigkeit der in der geförderten Luft sich ausbreitenden Wellen,
- L = Länge der Entspannungskanalanordnung.
in which
- n = speed of the delivery wheel,
- k = an odd integer (1, 3, 5, 7, ...)
- z = number of impeller blades,
- c = phase velocity of the waves propagating in the conveyed air,
- L = length of the expansion channel arrangement.
Dieser Zusammenhang bedeutet also, dass durch definierte Einstellung der Drehzahl des Förderrads in einem bestimmten Drehzahlbereich oder Drehzahlband sichergestellt ist, dass durch Abstimmung der Drehzahl auf die Länge der Entspannungskanalanordnung eine destruktive Interferenz der Druckschwankungen im Eintrittsbereich des Förderkanals und der Druckschwankungen in der Luft, welche die Entspannungskanalanordnung in Richtung Förderkanal verlässt, erzeugt wird. Bei Erfüllung dieses Zusammenhangs tritt nämlich eine Phasenverschiebung um die halbe Wellenlänge der Druckschwankungen auf, so dass ein Druckmaximum im Förderkanal durch ein Druckminimum der die Entspannungskanalanordnung verlassenden Luft kompensiert wird bzw. näherungsweise kompensiert wird.This relationship therefore means that it is ensured by a defined setting of the speed of the feed wheel in a certain speed range or speed range that by tuning the speed to the length of the expansion channel arrangement destructive interference of the pressure fluctuations in the inlet region of the conveyor channel and the pressure fluctuations in the air, which Relaxation channel arrangement leaves in the direction of delivery channel, is generated. Upon fulfillment of this relationship, a phase shift occurs by half the wavelength of the pressure fluctuations, so that a pressure maximum in the delivery channel is compensated or approximately compensated by a pressure minimum of the air leaving the expansion channel arrangement.
Ein weiteres Problem bei derartigen Gebläsen bzw. Seitenkanalgebläsen ist, dass im Allgemeinen das Fördervermögen derselben von der Größe, insbesondere der Länge, des Förderkanals abhängt. Aufgrund der Tatsache, dass der für derartige Geräte in einem Fahrzeug zur Verfügung stehende Bauraum begrenzt ist, ist entsprechend auch die Gebläseaußenabmessung begrenzt, so dass im Allgemeinen das Erreichen höherer Fördervolumina durch Erhöhen der Drehzahl des Förderrads bewerkstelligt wird. Eine höhere Förderraddrehzahl führt aber entsprechend zu einer höheren Belastung des Antriebsmotors bzw. allgemein einer höheren Belastung des Gesamtsystems, so dass insbesondere in den bezüglich einander sich bewegenden Baugruppen, wie z.B. Schleifer des Antriebsmotors, Lagerungen u.dgl., eine Lebensdauerverringerung in Kauf genommen werden muss, wenn höhere Förderkapazitäten erreicht werden sollen. Auch hat eine Drehzahlerhöhung im Allgemeinen eine deutliche Steigerung der im Bereich eines derartigen Gebläses erzeugten Geräusche zur Folge, was insbesondere im Einsatz in Kraftfahrzeugen durch die damit einhergehenden Komforteinbußen nicht gewünscht ist.Another problem with such blowers or side channel blowers is that in general their conveying capacity depends on the size, in particular the length, of the conveying channel. Due to the fact that the space available for such devices in a vehicle is limited, the fan outer dimension is correspondingly limited, so that in general the achievement of higher delivery volumes by increasing the speed of the feed wheel is accomplished. However, a higher Förderraddrehzahl leads correspondingly to a higher load of the drive motor or generally a higher load on the entire system, so that in particular in the respect to each other moving assemblies, such as grinder of the drive motor, bearings, etc., a lifetime reduction are accepted if higher production capacities are to be achieved. In addition, an increase in speed generally results in a significant increase in the noise generated in the region of such a fan, which is particularly the case in use Motor vehicles is not desired by the associated loss of comfort.
Erfindungsgemäß kann daher ferner vorgesehen sein dass eine Radialabmessung der Eintrittsöffnung kleiner ist als eine Radialabmessung des Förderkanals im Eintrittsbereich.According to the invention, it can therefore be further provided that a radial dimension of the inlet opening is smaller than a radial dimension of the conveyor channel in the inlet area.
Es ist festgestellt worden, dass durch definierte Auswahl der Geometrie der Eintrittsöffnung eine Veränderung der Fördercharakteristik eines derartigen Gebläses dahingehend erreicht werden kann, dass bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich ein größerer Volumenstrom erzeugt werden kann bzw. bei gleichgehaltenem Volumenstrom eine größere Druckdifferenz erzeugt werden kann, ohne dass es dazu erforderlich wäre, die Drehzahl des Förderrads zu erhöhen.It has been found that by a defined selection of the geometry of the inlet opening, a change in the delivery characteristic of such a blower can be achieved in that at a certain pressure difference between the inlet region and the outlet region, a larger volume flow can be generated or at gleichhaltenem Volume flow a larger pressure difference can be generated without it would be necessary to increase the speed of the feed wheel.
Das Fördervermögen eines derartigen Gebläses kann weiter dadurch verbessert werden, dass eine Umfangsabmessung der Eintrittsöffnung größer ist, als die Radialabmessung der Eintrittsöffnung. Das heißt, durch Ausgestalten einer derartigen Öffnung mit langlochartiger Kontur lässt sich weiterhin ohne Erhöhung der Drehzahl des Förderrads ein größerer Volumenstrom bzw. bei gleichgelassenem Volumenstrom eine höhere Druckdifferenz einstellen.The conveying capacity of such a blower can be further improved by virtue of the fact that a circumferential dimension of the inlet opening is greater than the radial dimension of the inlet opening. That is, by designing such an opening with slot-like contour can continue to increase without increasing the speed of the feed wheel, a larger volume flow or set at the same volume flow, a higher pressure difference.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsvariante kann vorgesehen sein, dass ein radial innerer Endbereich der Eintrittsöffnung in oder nahe einem radial inneren Endbereich des Förderkanals liegt, oder/und dass ein radial äußerer Endbereich der Eintrittsöffnung in oder nahe einem radial mittleren Bereich des Förderkanals liegt.According to a particularly advantageous embodiment variant, it can be provided that a radially inner end region of the inlet opening lies in or near a radially inner end region of the conveyor channel, and / or that a radially outer end region of the inlet opening lies in or near a radially central region of the conveyor channel.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- den prinzipiellen Aufbau eines Seitenkanalgebläses;
- Fig. 2
- eine prinzipielle Axialansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Seitenkanalgebläses;
- Fig. 3
- eine Längsschnittansicht eines gemäß den Prinzipien der Erfindung aufgebauten Seitenkanalgebläses;
- Fig. 4
- in den Darstellungen a) bis d) verschiedene Formgebungen von Eintrittsöffnungen einer Entspannungskanalanordnung;
- Fig. 5
- in den Darstellungen a) und b) verschiedene Formen von Austrittsöffnungen einer Entspannungskanalanordnung;
- Fig. 6
- eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsart eines erfindungsgemäßen Gebläses;
- Fig. 7
- eine Teil-Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Gebläses;
- Fig. 8
- eine der Darstellung der Fig. 6 entsprechende Axialansicht des in Fig. 7 gezeigten Gebläses;
- Fig. 9
- ein Kennliniendiagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Volumenstrom durch den Förderkanal und der zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich erreichbaren Druckdifferenz veranschaulicht.
- Fig. 1
- the basic structure of a side channel blower;
- Fig. 2
- a schematic axial view of an inventively designed side channel blower;
- Fig. 3
- a longitudinal sectional view of a constructed according to the principles of the invention side channel blower;
- Fig. 4
- in the representations a) to d) different shapes of inlet openings of a relaxation channel arrangement;
- Fig. 5
- in the representations a) and b) different forms of outlet openings of a relaxation channel arrangement;
- Fig. 6
- a view corresponding to Figure 2 of an alternative embodiment of a blower according to the invention.
- Fig. 7
- a partial longitudinal sectional view of a blower according to the invention;
- Fig. 8
- a corresponding to the representation of Figure 6 axial view of the fan shown in Figure 7;
- Fig. 9
- a characteristic diagram illustrating the relationship between the flow rate through the delivery channel and the achievable between the input range and the output pressure difference.
Zunächst wird mit Bezug auf die Fig. 1 ein bei Fahrzeugheizgeräten einsetzbares und allgemein als Seitenkanalgebläse bezeichnetes Gebläse 10 beschrieben. Das Seitenkanalgebläse 10 umfasst ein Gebläsegehäuse 12, in welchem ein zu einer Drehachse A konzentrisch angeordneter, ringartig sich um die Drehachse A erstreckender Förderkanal 14 ausgebildet ist. Der Förderkanal 14, welcher beispielsweise eine kreissegmentartige Querschnittskontur aufweisen kann, ist an einer Seite axial offen und ist dort durch ein allgemein mit 16 bezeichnetes Förderrad überdeckt. Das Förderrad 16 ist durch einen nicht dargestellten Antriebsmotor zur Drehung um die Drehachse A antreibbar und ist bezüglich des Gebläsegehäuses 12 so positioniert, dass es mit seiner dem Förderkanal 14 zugewandten Seite in geringem Abstand über dem Gebläsegehäuse 12 bzw. dem Förderkanal 14 liegt und somit mit einer Förderradschale 18 den Förderkanal 14 im Wesentlichen dicht abschließt. Die Förderradschale 18 weist dabei in dem den Förderkanal 14 überdeckenden Bereich derselben eine Formgebung auf, die im Wesentlichen auch der Formgebung des Förderkanals entspricht, ist also beispielsweise ebenfalls mit kreis- oder kreissegmentartiger Querschnittskontur ausgebildet und trägt in dieser Kontur eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordneten Förderschaufeln 20. Bei Drehung des Förderrads 16 in einer Richtung R bewegen sich die Förderschaufeln 20 ebenfalls in dieser Richtung R über dem Förderkanal 14, so dass im Förderkanal 14 bzw. auch im Volumenbereich des Förderrads 16 vorhandene Luft in einer Förderrichtung F gefördert wird, die im Wesentlichen auch der Bewegungsrichtung R des Förderrads 16 bzw. der Förderschaufeln 20 entspricht. Diese zu fördernde Luft gelangt in den Bereich des Förderkanals 14 über einen in Fig. 1 nur allgemein erkennbaren Eintrittsbereich 20, der beispielsweise im Bereich des Förderkanals 14 eine nicht weiter erkennbare Eintrittsöffnung umfasst. Die in der Förderrichtung F von dem Eintrittsbereich 22 weg geförderte Luft bewegt sich dann in Richtung auf einen Austrittsbereich 24 zu. In diesem Austrittsbereich 24 ist eine Austrittsöffnung 26 bereitgestellt, über welche die den Förderkanal 14 verlassende Luft in einen Austrittskanal 28 und von dort beispielsweise in die Brennkammer eines Fahrzeugheizgeräts gelangt.First, with reference to FIG. 1, a
Zwischen dem Eintrittsbereich 22 und dem Austrittsbereich 24 liegt ein Unterbrechungsbereich 30. Dieser sich im Wesentlichen radial erstreckende und somit kreissektorartig ausgestaltete Unterbrechungsbereich 30 unterbricht den Förderkanal 14 in Umfangsrichtung, so dass ein Strömungs- bzw. Förderkurzschluss im Förderkanal 14 vermieden wird. Insbesondere umfasst der Unterbrechungsbereich 30 eine Wandung 32, welche die Austrittsöffnung 26 in axialer Richtung, insbesondere an derjenigen axialen Seite, an welcher der Förderkanal 14 offen ist, abschließt. Die Positionierung dieser Unterbrechungswandung 32 ist derart, dass das Förderrad 16 sich mit seinen Förderschaufeln 20 beim Überstreichen des Unterbrechungsbereichs 30 mit nur sehr geringem Abstand über diese Wandung 32 hinwegbewegt.Between the
Da beim Fördern von Luft vom Eintrittsbereich 22 zum Austrittsbereich 24 der Druck in der Luft ansteigt und somit im Bereich des Austrittsbereichs 24 der maximale Druck erreicht wird, wird dann, wenn ein zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinander unmittelbar folgenden Förderschaufeln 20 eingeschlossenes bzw. gebildetes Luftvolumen sich über die Wandung 32 bewegt, dieses Volumen eingeschlossen und grundsätzlich auf Grund des geringen Abstandes zwischen den Förderschaufeln 20 und der Wandung 32 dieser Druck auch aufrecht erhalten. Bewegt sich die in der Bewegungsrichtung R voranlaufende Förderschaufel 20 dann aus dem Bereich der Wandung 32 heraus in den Bereich des Eintrittsbereichs 20, so würde eine spontane Druckentspannung auftreten, was einerseits die Strömungscharakteristik im Eintrittsbereich 20 bzw. im gesamten Förderkanal 14 nachteilhaft beeinträchtigt, insbesondere den Aufbau einer Spiral- bzw. Wendelströmung beeinträchtigt, andererseits zu Druckschwankungen und Pulsationen führt, die ebenfalls die Arbeitscharakteristik beeinträchtigen und zu hörbaren Geräuschen führen können.Since the pressure in the air rises when conveying air from the
Um diesem Problem entgegenzutreten, sieht die vorliegende Erfindung Maßnahmen vor, die nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 2 bis 6 detailliert beschrieben wurden. Die Fig. 2 zeigt zunächst in axialer Ansicht vereinfacht das vorangehend beschriebene Gebläsegehäuse 1 2 mit dem darin ausgebildeten Förderkanal 14. Man erkennt den Eintrittsbereich 22 mit der Eintrittsöffnung 34, den Unterbrechungsbereich 30 mit der von den Förderschaufeln 20 mit geringem Abstand überstrichenen Wandung 32 sowie den Austrittsbereich 24 mit der Austrittsöffnung 26. Wie vorangehend bereits angedeutet, wird die im Eintrittsbereich 22 in den Bereich des Förderkanals 14 eintretende bzw. dort angesaugte Luft in der Förderrichtung F in Richtung zum Austrittsbereich 24 gefördert, wobei durch Wechselwirkung des Förderkanals 14 mit dem Förderrad 16 die in der Fig. 3 veranschaulichte Spiral- bzw. Wendelströmung S aufgebaut wird. Man erkennt in Fig. 2 weiter einen Entspannungskanal 36. Dieser Entspannungskanal 36 erstreckt sich vom Unterbrechungsbereich 30 in den Förderkanal 14, und zwar in einen stromaufwärtigen Bereich, also beispielsweise einen der Eintrittsöffnung 34 bzw. dem Eintrittsbereich 22 naheliegenden Bereich. Eine Eintrittsöffnung 38 des Entspannungskanals 36 ist dabei in der Wandung 32 vorgesehen, und der Entspannungskanal 36 führt von dieser Eintrittsöffnung 38 dann zu einer Austrittsöffnung 40, die im Ausgestaltungsbeispiel der Fig. 2 in der Förderrichtung F kurz nach der Eintrittsöffnung 34 des Förderkanals 14 liegt.To counteract this problem, the present invention provides for measures which have been described in detail below with reference to FIGS. 2 to 6. Fig. 2 shows first in an axial view simplifies the above-described
Durch diesen Entspannungskanal 36 wird erreicht, dass das vorangehend angesprochene und zwischen zwei in Bewegungsrichtung R unmittelbar aufeinander folgenden Förderschaufeln 20 gebildete bzw. eingeschlossene und unter hohem Druck stehende Luftvolumen sich beim Überstreichen des Unterbrechungsbereichs 30 über den Entspannungskanal 36 zum Förderkanal 14 hin allmählich entspannen kann, so dass, noch bevor dieses Volumen wieder in den Eintrittsbereich 22 gelangt, ein deutlich geminderter Druck vorhanden ist und die vorangehend angesprochenen Pulsationen nicht auftreten. Gleichwohl sorgt die Entspannung in Richtung zum Förderkanal 14 dafür, dass Förderverluste weitgehend vermieden werden und somit die Fördereffizienz bzw. der Wirkungsgrad eines derartigen Gebläses 10 deutlich verbessert werden kann.By means of this
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt, der in Fig. 3 deutlicher veranschaulicht ist, ist bei dem erfindungsgemäßen Gebläse 10 der Entspannungskanal 36 so geführt bzw. die Austrittsöffnung 40 so positioniert, dass die in der Richtung E den Entspannungskanal 36 durchströmende bzw. verlassende, sich entspannende Luft die im Förderkanal 14 aufgebaute Spiral- bzw. Wendelströmung unterstützt bzw. den Aufbau dieser Wendelströmung unterstützt. Man erkennt in Fig. 3, dass der Entspannungskanal 36 so positioniert ist, dass die diesen verlassende Luft zu der Spiral- bzw. Wendelströmung im Wesentlichen tangential bzw. sekantial mit grundsätzlich gleicher Strömungsrichtung geführt ist und sich somit mit dieser Wendelströmung derart vermischt bzw. verbindet, dass die Wendelströmung nicht beeinträchtigt wird sondern vielmehr unterstütz wird. Auch dies hat eine deutliche Erhöhung des Wirkungsgrads zur Folge. Insbesondere kann dies dadurch erreicht werden, dass die in der Richtung E in den Bereich des Förderkanals 14 eintretende Luft dort die gleiche Strömungsrichtung bzw. Strömungskomponente aufweist, wie die in diesem Bereich vorhandene Spiral- bzw. Wendelströmung.According to a further advantageous aspect, which is illustrated more clearly in FIG. 3, in the
In Fig. 4 sind in den Darstellungen a) bis d) verschiedene Möglichkeien der Formgebung der Eintrittsöffnung 38 des Entspannungskanals 36 gezeigt. Man erkennt in Fig. 4a) die auch in der Fig. 2 dargestellte kreisförmige Formgebung während in Fig. 4b) eine langgestreckte gleichwohl jedoch in den Längsenden abgerundete Formgebung vorhanden ist. In Fig. 4c) ist eine dreieckige Formgebung vorhanden, wobei in der Bewegungsrichtung R, ebenso wie bei den beiden vorangehend beschriebenen Formgebungen, die Breite B, also die Abmessung quer zur Bewegungsrichtung R, zunimmt. In Fig. 4d) ist eine Formgebung mit einer Mehrzahl von dreieckigen Öffnungssegmenten gezeigt, wobei bei jedem dieser Segmente und somit auch bei dem Verbund der Segmente die Gesamtbreite bzw. effektive Breite B in der Bewegungsrichtung R zunimmt. Diese Zunahme der Breite B der Eintrittsöffnung 38 hat ein optimiertes Entspannungsverhalten zur Folge, wenn das zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Förderschaufeln 20 eingeschlossene Luftvolumen sich in den Bereich der Eintrittsöffnung 38 bewegt.In Fig. 4, various possibilities of shaping the inlet opening 38 of the
In Fig. 5 sind zwei mögliche Formgebungen der Austrittsöffnung 40 gezeigt, wobei die Fig. 5a) wiederum die kreisförmige Formgebung darstellt, während in Fig. 5b) die in der Bewegungsrichtung R langgestreckte Formgebung vorhanden ist. Diese Formgebung kann an die Anforderung, die Wendelströmung bzw. deren Aufbau zu unterstützen, optimiert angepasst sein.In Fig. 5, two possible shapes of the
Eine abgewandelte Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Gebläses 10 ist in Fig. 6 gezeigt. Hier besteht in wesentlichen Bereichen Übereinstimmung mit dem Gebläse der Fig. 2. Man erkennt jedoch, dass der Entspannungskanal 36 mit seiner Austrittsöffnung 40 im Eintrittsbereich 22 des Förderkanals 14 dort offen ist, wo auch die Eintrittsöffnung 34 positioniert ist. D.h., die den Entspannungskanal 36 über die Austrittsöffnung 40 desselben verlassende Luft tritt in den Förderkanal 14 im Bereich der Eintrittsöffnung 34 ein, und zwar zusammen mit der dort auch von außen angesaugten Luft.A modified embodiment of the
Eine weitere Möglichkeit, bei dem erfindungsgemäßen Gebläse dafür zu sorgen, dass das Auftreten von Druckpulsationen so weit als möglich unterdrückt wird, ist die Abstimmung der Länge des Entspannungskanals 36 auf die Frequenz bzw. die Wellenlänge dieser Druckpulsationen. Dreht sich beispielsweise das Förderrad 20 mit einer bestimmten Drehzahl n, so wird zwangsweise eine Druckfluktuation mit der Frequenz f = n • z auftreten. Dabei gibt z die Anzahl der Förderschaufeln 20 am Förderrad 16 wieder. Aus dieser so ermittelten Pulsationsfrequenz f kann über den Zusammenhang mit der Phasengeschwindigkeit c der in dem gasförmigen Medium Luft sich ausbreitenden Wellen die Wellenlänge ermittelt werden als λ = c/f. Wird nun durch entsprechende Längenabmessung des Entspannungskanals dafür gesorgt, dass eine Phasenverschiebung der über den Entspannungskanal 36 transportierten Pulsationen bezüglich der im Förderkanal 14 generierten Pulsationen um λ/2 auftritt, so kommt es zu einer destruktiven Interferenz und somit einer deutlichen Minderung der im Förderkanal 14 vorhandenen Pulsationen. Um also diese destruktive Interferenz erlangen zu können, besteht allgemein zwischen der Drehzahl n des Förderrads 20 und der Länge L des Entspannungskanals 36 folgender Zusammenhang:
Dies hat zur Folge, dass bei einmal durch den konstruktiven Aufbau des Gebläses 10 vorgegebener Länge L des Entspannungskanals 36 im Betrieb des Gebläses 10 die Drehzahl n des Förderrads 20 vorzugsweise so eingestellt wird, dass sie im Bereich der Drehzahl n liegt, wie sie sich aus der vorangehenden Gleichung unter Berücksichtigung der Größen L und z, welche die einzigen konstruktiven Größen sind, ergibt. Es ist selbstverständlich, dass zur Einstellung der Fördermenge auch mit anderen Drehzahlen gearbeitet werden kann, welche von der hinsichtlich der Pulsationsminderung optimierten Drehzahl abweichen. Grundsätzlich kann aber unter Berücksichtigung des vorangehenden Zusammenhangs das Gebläse 10 konstruktiv derart ausgelegt werden, dass bei der für einen normalen Heizungsbetrieb erforderlichen Verbrennungsluftmenge das Förderrad 16 mit der optimierten Drehzahl betrieben werden kann.This has the consequence that at one time by the structural design of the
Es ist selbstverständlich, dass an dem erfindungsgemäßen Gebläse verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne jedoch vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. So können selbstverständlich mehrere Entspannungskanäle 36 vorgesehen sein, so dass eine Entspannungskanalanordnung also nicht nur den in den Figuren gezeigten einzigen Entspannungskanal 36, sondern beispielsweise auch zwei, drei oder vier derartige Entspannungskanäle 36 aufweisen kann, die dann beispielsweise auch an verschiedenen Bereichen zum Förderkanal 14 hin offen sind bzw. deren Eintritssöffnungen 38 auch in verschiedenen Bereichen des Unterbrechungsbereichs 30 positioniert sind. Weiterhin ist es selbstverständlich, dass der Förderkanal 36 oder ggf. die mehreren Förderkanäle 36 durch entsprechende Ausgestaltung des Gebläsegehäuses 12 in dieses integriert sein können oder durch Vorsehen separater, schlauchartiger Verbindungen geschaffen werden können. Auch die Führung bzw.It will be understood that various changes may be made to the blower of the invention without, however, departing from the spirit of the present invention. Thus, of course, a plurality of
Formgebung dieser Entspannungskanäle kann zum Erreichen einer allmählichen Druckentspannung optimiert sein, beispielsweise ist es möglich, eine ondulierte Formgebung bereitzustellen oder eine Drosselstelle bereitzuhalten.Shaping these expansion channels can be optimized to achieve a gradual pressure relief, for example, it is possible to provide an undulating shaping or to hold a throttle point.
Ein weiterer Erfindungsaspekt wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 7 - 9 geschildert. Dabei ist in den Fig. 7 und 8 eine weitere Variante eines Gebläses 10 gezeigt, bei dem zwar nicht der vorangehend beschriebene Entspannungskanal bzw. eine entsprechende Anordnung vorhanden ist, bei dem jedoch durch spezielle Gestaltungsmaßnahmen im Bereich der Eintrittsöffnung 34 dafür gesorgt ist, dass ein solches Gebläse 10 eine weiter verbesserte Betriebscharakteristik aufweist. Es sei hier ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die im Folgenden mit Bezug auf die Fig. 7 - 9 beschriebenen Aspekte selbstverständlich mit den vorangehend geschilderten Aspekten kombiniert werden können. Insbesondere zeigt die bereits angesprochene Fig. 6 eine Variante, bei der die Eintrittsöffnung 34 den im Folgenden erläuterten Bedingungen für die Geometrie der Eintrittsöffnung im Wesentlichen genügt.Another aspect of the invention will be described below with reference to FIGS. 7-9. A further variant of a
Man erkennt insbesondere in den Fig. 7 und 8, dass die Eintrittsöffnung 34 so dimensioniert ist, dass sie, anders als beispielsweise bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 2, nicht den gesamten Radialbereich des Förderkanals 14 von seiner radial inneren Abmessung ri bis zu seiner radial äußeren Abmessung ra überdeckt. Vielmehr ist in radialer Richtung die Eintrittsöffnung 34 so dimensioniert, dass ihr radial innerer Endbereich 40 im Wesentlichen mit dem radial inneren Endbereich 42 des Förderkanals 14 übereinstimmt bzw. dort positioniert ist, während ihr radial äußerer Endbereich 44 näherungsweise mit dem radial mittleren Bereich 46 des Förderkanals 14 übereinstimmt bzw. dort liegt. Das heißt, in dieser Ausgestaltungsvariante überdeckt die Einlassöffnung 34 lediglich den radial inneren Hälftenbereich des Förderkanals 14, während eine entsprechende Überdeckung in dem radial äußeren Hälftenbereich nicht vorhanden ist.It can be seen in particular in Figs. 7 and 8, that the
Weiterhin ist die Eintrittsöffnung 34 so bemessen, dass ihre Umfangserstreckung LS größer ist, als ihre Radialerstreckung BS. Bei entsprechend langer Ausgestaltung in Umfangsrichtung ergibt sich also eine gekrümmt langlochartige Kontur. Auch die in Fig. 6 erkennbare im Wesentlichen elliptische Ausgestaltung kann hier zum Einsatz gelangen.Furthermore, the
Der Übergang von einer im Wesentlichen kreisrunden Eintrittsöffnung 34, die überdies näherungsweise den gesamten Radialbereich des Förderkanals 14 überdeckt, zu der in den Fig. 7 und 8 und auch der Fig. 6 gezeigten Geometrie mit langgestreckter Kontur in Umfangsrichtung und Positionierung im radial inneren Bereich des Förderkanals 14 wird eine nachfolgend mit Bezug auch auf die Fig. 9 erläuterte Änderung in der Förder- bzw. Betriebscharakteristik eines derartigen Gebläses 10 erlangt.The transition from a substantially circular inlet opening 34, which moreover covers approximately the entire radial region of the conveying
Man erkennt in Fig. 9 zunächst anhand der geradlinig verlaufenden Kurve bzw. Linie a den bei einem Gebläse gemäß Fig. 2 im Allgemeinen vorhandenen Zusammenhang zwischen dem Volumenstrom VS (also dem pro Zeiteinheit das Fördergebläse 10 durchsetzenden Volumen des zu fördernden Mediums) und der zwischen dem Eintrittsbereich 22 und dem Austrittsbereich 24 aufgebauten Druckdifferenz ΔP. Beim Übergang zu einer Geometrie, wie sie beispielsweise die Fig. 7 und 8 zeigen, wird diese Kennlinie, wie anhand der Linie b erkennbar, flacher. Das heißt, es nimmt zwar der maximal erreichbare Volumenstrom VS von einem Wert VSmaxa auf einen Wert VSmaxb zu, während gleichzeitig der maximale Druck Pmaxb im Vergleich zu dem bei der Linie a erreichbaren Maximaldruck Pmaxa abnimmt. Die Kurven bzw. Linien a und b schneiden sich bei einem Volumenstrom VSmin. In Richtung zu größeren Volumenströmen VS hin liegt die Kurve b über der Kurve a, während in Richtung zu kleineren Volumenströmen VS hin die Kurve a über der Kurve b liegt.It can be seen in Fig. 9, first on the basis of the rectilinear curve or line a in a blower according to FIG. 2 generally existing relationship between the flow rate V S (ie per unit time the
Die Folge dieser Kennlinienverschiebung ist, dass dann, wenn mit einem Volumenstrom über dem Volumenstrom VSmin gearbeitet wird, bei der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Variante die bei einem gegebenen Volumenstrom VS erreichbare Druckdifferenz ΔP deutlich höher ist, während bei gegebener Druckdifferenz ΔP ein deutlich höherer Volumenstrom erreichbar ist bzw., wie erkennbar, der maximal erreichbare Volumenstrom zunimmt, all dies immer unter der Vorgabe einer bestimmten zunächst unverändert gehaltenen Drehzahl des Förderrads 16. Da durch die Betriebsanforderungen und insbesondere auch durch die Auslegung eines derartigen Gebläses 10 dafür gesorgt werden kann, dass im normalen Betrieb dieses Gebläse 10 immer in dem Volumenstrombereich über dem Volumenstrom VSmin arbeitet, kann durch die in den Fig. 6 - 8 gezeigte Ausgestaltung bzw. Lage der Eintrittsöffnung 34 ein wesentlich effizienterer Betrieb des Gebläses 10 sichergestellt werden. Das heißt, bei vorgegebener Drehzahl wird wesentlich mehr Volumen des zu fördernden Mediums das Gebläse 10 durchsetzen bzw. bei vorgegebenem erforderlichen Volumendurchsatz bzw. Volumenstrom VS kann beim Übergang zu der speziellen Geometrie der Eintrittsöffnung 34 die Drehzahl gesenkt werden. Die Folge davon ist wiederum, dass einerseits die Geräuschbeeinträchtigung gemindert wird und andererseits die mechanische Belastung des Gebläses, insbesondere der Lagerungs- bzw. Schleiferbereiche, gemindert wird.The consequence of this characteristic shift is that, when working with a volume flow above the volume flow V Smin , in which in the 7 and 8, the pressure difference ΔP achievable at a given volume flow V S is significantly higher, while at a given pressure difference ΔP a significantly higher volume flow can be achieved or, as can be seen, the maximum achievable volume flow increases, all of this always below the specification As can be ensured by the operating requirements and in particular by the design of such a
All die vorangehend angesprochenen Aspekte können bei dem in den Fig. 7 und 8 bzw. auch in Fig. 6 gezeigten Gebläse 10 erreicht werden, ohne dass die Gesamtumfangslänge des Förderkanals 14 mit einer entsprechenden Zunahme des Außenumfangs des Gebläses 10 vergrößert wird.All the above-mentioned aspects can be achieved in the
Claims (11)
- A fan, in particular a combustion air fan for a vehicle heating appliance, comprising:- a fan housing (12);- a conveying duct (14) which is formed in the fan housing (12), extends annularly around an axis of rotation (A) and is open on one axial side;- an impeller (16) which is provided on the fan housing (12) overlapping the conveying duct (14) on its axially open side and is mounted rotatably about the axis of rotation (A) and has a plurality of impeller blades (20) which are arranged consecutively in a peripheral direction and which upon rotation of the impeller (16) move in a direction of movement (R) over the conveying duct (14),- an inlet zone (22) for the inlet of air to be conveyed into the conveying duct (14),- an outlet zone (24) for the outlet of air conveyed along the conveying duct (14) from the conveying duct (14),- in the direction of movement (R) of the impeller blades (20) following the outlet zone (24) and preceding the inlet zone (22) an interrupted zone (30) in which the conveying duct (14) is interrupted in a peripheral direction,- an expansion duct arrangement (36) which provides a connection between the interrupted zone (30) and the conveying duct (14), wherein the expansion duct arrangement (36) has an inlet zone (38) in the interrupted zone (30) and has an outlet zone (40), in which it is open towards the conveying duct (14),characterised in that the expansion duct arrangement (36) discharges radially inwards into the conveying duct (14) in such a way that the air leaving the expansion duct arrangement (36) in the direction of the conveying duct (14) has, in relation to an air stream (S) in the conveying duct (14) with a helical direction of flow movement, a flow direction (E) which is substantially tangential or secantial and which is equidirectional to the direction of flow movement of air stream.
- A fan according to Claim 1, characterised in that the interrupted zone (30) has an interruption wall zone (32) over which the impeller blades (20) pass at a small axial distance, and in that the inlet zone (38) of the expansion duct arrangement (36) comprises at least one inlet opening (38) in the interruption wall zone (32).
- A filter fan according to Claim 2, characterised in that the at least one inlet opening (38) has an opening width (B) increasing in the direction of movement (R) of the impeller blades (20).
- A fan according to any one of Claims 1 to 3,
characterised in that in the outlet zone (40) the expansion duct arrangement (36) discharges into the conveying duct (14) in the direction of movement (R) of the impeller blades (20) downstream with respect to the inlet zone (22) of the conveying duct (14). - A fan according to any one of Claims 1 to 3,
characterised in that in the outlet zone (40) the expansion duct arrangement (36) discharges into the conveying duct (14) in the vicinity of the inlet zone (22) thereof. - A fan according to any one of Claims 1 to 5,
characterised in that the outlet zone (40) has at least one outlet opening (40). - A fan according to any one of Claims 1 to 6,
characterised in that one radial dimension (Ls) of the inlet opening (34) is smaller than a radial dimension (Lk) of the conveying duct (14) in the inlet zone (22). - A fan according to Claim 7, characterised in that one peripheral dimension (Ls) of the inlet opening (34) is larger than the radial dimension (Bs) of the inlet opening (34).
- A fan according to Claim 7 or 8, characterised in that a radially inner end zone (40) of the inlet opening (34) is situated in or near a radially inner end zone (42) of the conveying duct (14).
- A fan according to any one of Claims 7 to 9,
characterised in that a radially outer end zone (44) of the inlet opening (34) is situated in or near a radially central zone (46) of the conveying duct (14). - A method of operating a fan (10) according to any one of the preceding Claims, in which method the impeller (16) is driven at such a speed of rotation so as to rotate about the axis of rotation (A) that the essentially the following relationship is satisfied:
whereinn = speed of rotation of the impeller (16),k = an uneven whole number (1,3,5,7,...)z = number of impeller blades (20),c = phase velocity of the waves being propagated in the conveyed air,L = length of the expansion duct arrangement (36).
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