EP1589229B1 - Gebläse - Google Patents
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- EP1589229B1 EP1589229B1 EP05006644A EP05006644A EP1589229B1 EP 1589229 B1 EP1589229 B1 EP 1589229B1 EP 05006644 A EP05006644 A EP 05006644A EP 05006644 A EP05006644 A EP 05006644A EP 1589229 B1 EP1589229 B1 EP 1589229B1
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- European Patent Office
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- conveyor
- region
- rotation
- blower
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
- F04D23/008—Regenerative pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- 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 heater, comprising a blower housing, a conveying channel formed in the blower housing and extending around an axis of rotation and open on one axial side, a conveying wheel which on the blower housing the conveying channel at its overlapping axially open side and rotatably supported about the rotation axis and having a plurality of circumferentially successive conveyor blades which move in a rotational direction over the conveyor channel upon rotation of the conveyor wheel, and an entrance area for entry of air to be conveyed into the conveyor channel such as it is defined in the preamble of claim 1.
- Such generally also called side channel blower fan are preferably used to in vehicle heaters, such as.
- auxiliary heater or heater to initiate the combustion air required for combustion in a combustion chamber.
- the air to be conveyed in the conveyor channel is set in a helical flow, whereby a gradual increase in pressure occurs during the movement along the conveyor channel from the inlet area to an outlet area in the flow direction or rotational direction of the feed wheel before the interruption area.
- a portion of the circumferentially-conveyed volume of air will not exit through an exit aperture in the exit region and be conveyed toward a combustion chamber, for example, but will remain trapped in the volumes formed between two circumferentially successive delivery vanes.
- conveying blades or conveying wheel on the one hand and interruption range on the other hand are coordinated so that to avoid pressure losses between the inlet region and the outlet region, the conveyor blades with as small a distance over the substantially planar surface of the interruption range away, so that's an almost close degree the addressed volumes occurs.
- the air is trapped with the pressure prevailing at the outlet region, which is significantly higher than the pressure prevailing at the inlet region.
- a blower according to the preamble of claim 1 is known from DE 38 22 267 C2
- This document discloses a fan with an annular channel in which the air to be delivered can enter in the region of an inlet opening. The air exits the channel in the region of an outlet opening.
- an interrupting area is provided, which partially covers the inlet opening with a delimiting edge. This boundary edge is designed so that it runs approximately tangentially, so that such a vote is attained on the geometry of the delivery blades, that upon rotation of the feed wheel, the individual volumes enclosed between blades initially open in the radially outer region.
- the DE 44 24 629 C1 discloses an annular channel blower in which two are provided at an angular distance of approximately 180 ° to each other arranged breaker. The suction-side end edges of these breakers are rectilinearly extending radially.
- the DE 198 18 667 A1 discloses a side channel compressor in which the suction-side edge of the breaker section is curved.
- the radially middle edge region of the breaker is located furthest upstream.
- the breaker edge then continues radially inward and radially outward in the downstream direction.
- the EP 0 586 934 A1 discloses a side channel blower, the breaker is concavely formed on an inlet side facing region.
- a radially middle region lies in the flow direction in front of the radially inner and the radially outer region.
- a blower in particular combustion air blower for a vehicle heater, according to claim 1.
- This comprises a blower housing, formed in the blower housing, about an axis of rotation ring-like and open on one axial side conveying channel, a feed wheel which on the Blower housing, the delivery channel on its axially open side overlapping and rotatably supported about the rotation axis and a plurality of circumferentially successive conveyor blades, which move on rotation of the impeller in a rotational direction above the conveyor channel, an inlet region with an inlet opening for the entry of conveying air into the conveying channel, lying in the rotational direction in front of the inlet region an interruption region in which the conveying channel is interrupted in the circumferential direction, wherein a lying in the direction of rotation before the inlet region Umfa ngsend Scheme the interruption area is located with a radially outer portion in the rotational direction in front of a radially inner and a radially central portion, such that upon rotation of the feed
- the volume enclosing the pressurized air will not open simultaneously over the entire radial extent of the delivery channel, but the opening of this volume will take place from radially outside to radially inside.
- This "gradual" or “gentle” opening has significant consequences for the operation of such a fan.
- the gradual opening means that a correspondingly gradual and non-sudden release of the air trapped in a volume between two delivery blades will occur, so that excessive pressure pulsations can be avoided.
- the relaxation first occurs in the radially outer region. This has the consequence that the initially still pressurized air will increasingly flow radially outside in the inlet region into the delivery channel or will flow out of the volume.
- the peripheral end portion of the interruption portion is formed from the outer portion to the inner portion having a sickle-shaped, concavely curved contour.
- a further increase in the efficiency of the blower according to the invention by more efficient design of the air flow in the conveying channel is achieved in that the inlet opening is formed with respect to a radial dimension, ie radial width, of the conveying channel smaller radial dimension and that a radially inner end portion of the inlet opening in or near a radial inner end portion of the conveyor channel is located. It is preferably further provided that a circumferential dimension of the inlet opening is greater than a radial dimension of the same.
- the circumferential end area of the interruption area in the circumferential direction does not essentially cover the inlet opening.
- an air entering the conveying channel is formed approximately in the direction of rotation deflecting guide surface.
- the guide surface can be curved.
- FIG. 1 and 3 a first embodiment variant of a blower 10 according to the invention is shown.
- This blower 10 comprises a blower housing, generally designated 12, in which a conveying passage 14 extending in an annular manner about a rotation axis A is formed. How to particular in Fig. 3 detects, this conveyor channel 14 is open on one axial side 16 of the housing 12 and thus has in its substantial circumferential extent of a semi-circular cross-sectional geometry.
- the axial side 16 of the housing 12, on which the delivery channel 14 is axially open, is located opposite a feed wheel 18.
- This feed wheel 18 is designed substantially annular or circular disk-like and carries in its radially outer region, which is configured with a geometry corresponding geometry of the conveying channel 14, a plurality of circumferentially successive conveyor blades 20.
- Radial inside is the feed wheel 18 at a Shaft 22 of a drive motor 24, for example, an electric motor worn, so that upon excitation of the electric motor 24, the feed wheel 18 is in the representation of Fig. 1 in the direction of rotation R will turn.
- the delivery channel 14 has an inlet region 26, in which an inlet opening 28 is formed. Through this inlet opening 28 can, as indicated by an arrow P 1 in Fig. 3 indicated that enter to be promoted and compressed air.
- the inlet opening 28 is designed such that it has a radial extension which is smaller than the radial extent of the conveying channel 14. Further, the inlet opening 28 is designed with a circumferential extension which is longer than its radial extent, so that the in Fig. 1 recognizable, circumferentially elongated configuration results.
- the inlet opening 28 in the conveyor channel 14 in Radial direction is positioned so that its radially inner end portion 30 near the radially inner end portion 32 of the conveying channel 14 is located. In the in the Fig.
- the radially inner end portion 30 of the inlet opening 28 at a slight distance from the radially inner end portion 32 of the conveying channel 14. This is due to the fact that here an electric motor 24 is used, whose outer diameter is slightly larger than the minimum inner diameter of the conveying channel 14. This is also in Fig. 3 clearly visible.
- the geometry or positioning of the inlet opening 28 is thus predetermined so that the electric motor 24 substantially covers no areas of the inlet opening 28 and thus the air to be guided into the delivery channel 14 along the outer peripheral region of the electric motor 24 and through the inlet opening 28 in the delivery channel 14 can flow.
- the passing through the inlet opening 28 into the conveying channel 14 air is taken by the circumferential movement of the conveying blades 20 for movement in the circumferential direction, so can basically move in the conveying channel 14 in the direction of rotation R.
- the pressure of the conveyed air increases until it finally reaches an exit region 34.
- the exit region 34 is separated from the entry region 26 by an interruption region, generally designated 36.
- This interruption area provides a surface 38 which is substantially flush with the axial side 16 of the housing 12 and which sweeps over the conveying track 20 of the conveying wheel 18 with a small axial distance. In this way, a pressure loss between the inlet region 26 and the outlet region 34 is largely prevented.
- an outlet opening 40 leads away below the surface 38 of the interruption region 36, in order to convey the air which has now reached the outlet region 34 under increased pressure to a system to be supplied with such air, for example the burner of a heating device.
- a circumferential end region 42 of the interruption region 40 located in front of the entrance region 26 is shaped such that a radially outer section 44 thereof projects in the direction of rotation R. a radially central portion 46 and also a radially inner portion 48 lies.
- a fictitious radial line L R which circumferentially cuts through the radially inner portion 48 of the circumferential end portion 42 at the radially inner end portion 32 of the conveying channel 14
- the radially outer portion 44 has a greater distance, in opposite to the direction of rotation R, as the radially middle portion 46 and of course also the radially inner portion 48
- Fig. 1 illustrated variant of the chargedsend Scheme 42 a sickle-like, convex curved contour.
- this air flow P 2 has approximately the same twisting direction as the air flow P 1 passing first through the inlet opening 28 into the conveying channel 14 and then into the region the conveying wheel 20 flowing newly introduced air. This occurs preferably and due to centrifugal force in the radially inner region in the feed wheel 18, is then due to centrifugal promoted in rotational driving radially outward, so that the significant for the efficiency of such a fan 10 helical flow is generated.
- this helical flow now supports the air flowing radially outward from the volumes initially enclosed above the interruption region 36.
- the efficiency of the delivery and the pressure build-up can additionally be increased by the inventive design of the interruption region 36.
- a smaller sized blower can be used, that with lower speed of the feed wheel 18 and thus lower energy consumption can be used and that, moreover, in addition to an increase in the entire service life and the noise level can be reduced.
- defined operating points defined in terms of pressure and volume
- the inlet opening 28 as in Fig. 1 shown dimensioned and positioned. It has been found to be particularly advantageous here that if, for example, the radial width of the delivery channel 14 near the axial side 16 of the housing 12 at 22 mm, the corresponding radial width of the inlet opening 28 in the range of between 7 and 10 mm, preferably 7.5 and 9 mm. It can be assumed, for example, of an outer diameter of the conveying channel 14 of 75 mm. That is, the ratio of the radial width of the conveying channel 14 to the radial width of the inlet opening 28 is preferably in a range of 2 to 3. Furthermore, it has proved advantageous, the circumferential extent of the inlet opening 28 in an angular range of 55 ° to 65 ° choose.
- the peripheral end portion 42 of the interruption portion 36 is positioned so that it in the circumferential direction, ie rotation direction R, the inlet opening 28 is practically not covered.
- the inlet opening 28 can be used with their entire opening cross-section 28 efficiently for air introduction.
- the radially inner portion 48 of the peripheral end region 22 covers at least the radially inner region of the inlet opening 28 in an end region 50 located at the front in the direction of rotation R.
- this overlap of the inlet opening 28 can be at least partially compensated by the fact that it is pulled further inward in its radially inner end portion 30, to the radially inner end portion 32 of the conveying channel 14. It thus follows the in Fig. 4 illustrated situation in which the outer circumference of the electric motor 34 extends slightly into the region of the inlet opening, but in principle the inlet opening 32 has a greater radial extent inwardly in its merging into the conveying channel 14 area. Of course Such an installation situation would be even in the case of Fig. 1 and 3 shown variant possible.
- the inlet opening 28 is formed in its entry area with a nozzle-like inlet surface 52, so that in turn an overall improvement of the flow conditions can be achieved, which is of course also in the in Fig. 1 and 3 shown variant may be the case.
- inlet opening 28 and interruption area 36 are required to an even greater extent, an in Fig. 5 and in Fig. 6 shown variant can be selected.
- the end region 50 of the inlet opening 28 is relatively strongly covered, so that the central section 46 of the circumferential end region 42 also covers the inlet opening 50.
- the interruption area 36 can be provided in its circumferential end region 42 with an in Fig. 6 recognizable guide surface 54 may be formed.
- convex curved guide surface 54 ensures that the newly introduced into the region of the conveying channel 14 air flow P 1 is deflected in the circumferential direction and thus approximately in the direction of rotation R. The occurrence of unwanted turbulence in this inlet region 26 can thus be largely avoided.
- This curved in a radial view or inclined guide surface 54 may be configured on the interruption region 36 over the entire radial extent thereof, but may also be present only where the interruption region 36, the inlet opening 28 in the circumferential direction covers.
- Such geometry also in the in the Fig. 2 and 4 shown variant be present.
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gebläse, insbesondere Verbrennungsluftgebläse für ein Heizgerät, umfassend 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 Rotationsrichtung über dem Förderkanal bewegen, und einen Eintrittsbereich zum Eintritt von zu fördernder Luft in den Förderkanal, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist.
- Derartige im Allgemeinen auch als Seitenkanalgebläse bezeichnende Gebläse werden bevorzugt eingesetzt, um bei Fahrzeugheizgeräten, wie z. B. Standheizung oder Zuheizer, die zur Verbrennung erforderliche Verbrennungsluft in eine Brennkammer einzuleiten. Mit der Rotation des Förderrads wird die zu fördernde Luft in dem Förderkanal in eine wendelartige Strömung versetzt, wobei bei der Bewegung entlang des Förderkanals von dem Eintrittsbereich zu einem in der Strömungsrichtung bzw. Rotationsrichtung des Förderrads vor dem Unterbrechungsbereich liegenden Austrittsbereich ein allmählicher Druckanstieg auftritt. Ein Teil des in Umfangsrichtung geförderten Luftvolumens wird jedoch nicht im Austrittsbereich durch eine Austrittsöffnung hindurch austreten und beispielsweise in Richtung zu einer Brennkammer gefördert, sondern bleibt eingeschlossen in den zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Förderschaufeln gebildeten Volumina. Der Grund hierfür ist unter anderem, dass Förderschaufeln bzw. Förderrad einerseits und Unterbrechungsbereich andererseits so aufeinander abgestimmt sind, dass zum Vermeiden von Druckverlusten zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich die Förderschaufeln mit möglichst geringem Abstand über die im Wesentlichen plane Oberfläche des Unterbrechungsbereichs hinweg streichen, so dass ein nahezu dichter Abschluss der angesprochenen Volumina auftritt. In diesen Volumina ist jedoch die Luft mit dem am Austrittsbereich vorherrschenden Druck eingeschlossen, der deutlich höher ist, als der am Eintrittsbereich vorherrschende Druck. Bewegt sich ein derartiges Volumen über den Unterbrechungsbereich hinweg und überstreicht die in der Rotationsrichtung voran laufende, das Volumen begrenzende Förderschaufel den Umfangsendbereich des Unterbrechungsbereichs, so öffnet sich ein derartiges Volumen mit dem darin unter Druck eingeschlossenen Gas in Richtung zum Eintrittsbereich. Es kommt zu einer spontanen Druckentspannung, die periodisch bei jedem Öffnen eines derartigen Volumens auftritt. Dies kann zu Druckpulsationen und zur Beeinträchtigung der Fördereffizienz führen, kann gleichzeitig aber auch zur Entstehung entsprechend periodischer Geräusche führen. Weiterhin kann bei ungünstiger Geometrie der Fall auftreten, dass die sich spontan entspannende und in den Eintrittsbereich aus einem derartigen Volumen eintretende Luft den Aufbau der wendelartigen Strömung im Förderkanal beeinträchtigt.
- Ein Gebläse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 38 22 267 C2 bekannt Diese Schrift offenbart ein Gebläse mit einem ringartigen Kanal, in welchen im Bereich einer Eintrittsöffnung die zu fördernde Luft eintreten kann. Die Luft tritt im Bereich einer Austrittsöffnung aus dem Kanal aus. Zu dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich ist ein Unterbrecherbereich vorgesehen, der mit einem Begrenzungsrand die Eintrittsöffnung teilweise überdeckt. Dieser Begrenzungsrand ist so gestaltet, dass er näherungsweise tangential verläuft, so dass eine derartige Abstimmung auf die Geometrie der Vörderschaufeln erlangt wird, dass bei Rotation des Förderrad die einzelnen zwischen Schaufeln eingeschlossenen Volumina sich zunächst im radial äußeren Bereich öffnen. - Die
DE 44 24 629 C1 offenbart ein Ringkanalgebläse, bei dem zwei in einem Winkelabstand von etwa 180° zueinander angeordnete Unterbrecher vorhanden sind. Die saugseitigen Endkanten dieser Unterbrecher sind geradlinig radial sich erstreckend ausgebildet. - Die
DE 198 18 667 A1 offenbart einen Seitenkanalverdichter, bei welchem die saugseitige Kante des Unterbrecherbereichs gekrümmt ausgebildet ist. Der radial mittlere Kantenbereich des Unterbrechers liegt am weitesten stromaufwärts. Die Unterbrecherkante setzt sich dann nach radial innen und nach radial außen in Richtung stromabwärts fort. - Die
EP 0 586 934 A1 offenbart ein Seitenkanalgebläse, dessen Unterbrecher an einem der Einlassseite zugewandten Bereich konkav gekrümmt ausgebildet ist. Ein radial mittlerer Bereich liegt in Strömungsrichtung vor dem radial inneren und dem radial äußeren Bereich. - Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Gebläse derart weiterzubilden, dass eine erhöhte Fördereffizienz erzielt werden kann.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Gebläse, insbesondere Verbrennungsluftgebläse für ein Fahrzeugheizgerät, gemäß Anspruch 1. Dieses 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 Rotationsrichtung über dem Förderkanal bewegen, einen Eintrittsbereich mit einer Eintrittsöffnung zum Eintritt von zu fördernder Luft in den Förderkanal, in Rotationsrichtung vor dem Eintrittsbereich liegend einen Unterbrechungsbereich, in welchem der Förderkanal in Umfangsrichtung unterbrochen ist, wobei ein in der Rotationsrichtung vor dem Eintrittsbereich liegender Umfangsendbereich des Unterbrechungsbereichs mit einem radial äußeren Abschnitt in Rotationsrichtung vor einem radial inneren und einem radial mittleren Abschnitt liegt, derart, dass bei Drehung des Förderrads ein jeweiliges zwischen zwei in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Förderschaufeln gebildetes Volumen nach Überstreichen des Unterbrechungsbereichs sich zuerst am radial äußeren Bereich zum Eintrittsbereich des Förderkanals dann aus radial mittleren Bereich und dann aus radial inneren Bereich öffnet.
- Zu einem derartigen erfindungsgemäßen Gebläse sei zunächst ausgeführt, dass die Aussage, dass ein bestimmter Bereich in Rotationsrichtung des Förderrads vor einem anderen Bereich liegt, bedeutet, dass eine beispielsweise am Förderrad gedachte fiktive Radiallinie bei Rotation des Förderrads und somit bei Bewegung dieser fiktiven Radiallinie in Rotationsrichtung bzw. Umfangsrichtung zuerst den vorne liegenden und dann den anderen Bereich erreicht und somit überstreicht. Bei dem erfindungsgemäßen Gebläse bedeutet dies also, dass eine derartige fiktive Radiallinie, beispielsweise gebildet durch eine dem Förderkanal nahe liegende Kante einer Förderschaufel, zunächst den radial äußeren Abschnitt des Umfangsendbereichs des Unterbrechungsbereichs überstreicht und dann bei weiterer Rotation auch den radial mittleren oder/und radial inneren Abschnitt überstreicht. Die Folge davon ist, dass nicht gleichzeitig über die gesamte Radialerstreckung des Förderkanals das unter Druck stehende Luft einschließende Volumen sich öffnen wird, sondern das Öffnen dieses Volumens von radial außen nach radial innen erfolgen wird. Dieses "allmähliche" oder "sanfte" Öffnen hat für den Betrieb eines derartigen Gebläses wesentliche Konsequenzen. Zunächst bedeutet das allmähliche Öffnen, dass ein entsprechend allmähliches und nicht schlagartiges Entspannen der in einem Volumen zwischen zwei Förderschaufeln eingeschlossenen Luft auftreten wird, so dass das Entstehen übermäßig starker Druckpulsationen vermieden werden kann. Weiterhin tritt die Entspannung zuerst im radial äußeren Bereich auf. Dies hat zur Folge, dass die zunächst noch unter Druck gehaltene Luft verstärkt radial außen im Eintrittsbereich in den Förderkanal einströmen wird bzw. aus dem Volumen aufströmen wird. Die unter Druck aus den angesprochenen Volumina austretende Luft erhält somit zusätzlich zu ihrer Bewegungskomponente in Umfangsrichtung eine Wendel- bzw. Tordialströmungsrichtung mitgeteilt, die das bevorzugte Eintreten der im Eintrittsbereich in den Förderkanal gelangenden zu fördernden Luft in die zwischen einzelnen Förderschaufeln gebildeten Volumina im radial inneren Bereich und somit die für die Effizienz des gesamten Gebläses besonders wichtige Wendelströmung unterstützt.
- Ferner ist vorgesehen, dass der Umfangsendbereich des Unterbrechungsbereichs vom äußeren Abschnitt zum inneren Abschnitt mit sichelartiger, Konkav gekrümmter Kontur ausgebildet ist. Eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrads des erfindungsgemäßen Gebläses durch effizientere Ausgestaltung der Luftströmung im Förderkanal wird dadurch erlangt, dass die Eintrittsöffnung mit bezüglich einer Radialabmessung, also radialen Breite, des Förderkanals kleinerer Radialabmessung ausgebildet ist und dass ein radial innerer Endbereich der Eintrittsöffnung in oder nahe einem radial inneren Endbereich des Förderkanals liegt. Dabei ist vorzugsweise weiter vorgesehen, dass eine Umfangsabmessung der Eintrittsöffnung größer ist, als eine Radialabmessung derselben.
- Um den Eintritt der zu fördernden Luft im Eintrittsbereich so frei als möglich zu gestalten, wird vorgeschlagen, dass der Umfangsendbereich des Unterbrechungsbereichs in Umfangsrichtung die Eintrittsöffnung im Wesentlichen nicht überdeckt. Insbesondere bei sehr klein bauenden Gebläsen kann es aufgrund der grundsätzlich geforderten Mindestumfangslänge des Unterbrechungsbereichs, die mindestens dem Umfangsabstand zwischen zwei Förderschaufeln entsprechen sollte, auch erforderlich oder vorteilhaft sein, wenn der Umfangsendbereich des Unterbrechungsbereichs einen in Rotationsrichtung vorne liegenden Endbereich der Eintrittsöffnung überdeckt. Um auch bei einer derartigen Ausgestaltung den Eintritt der Luft in dem Eintrittsbereich so wenig als möglich zu behindern, wird weiter vorgeschlagen, dass am Umfangsendbereich des Unterbrechungsbereichs eine die in den Förderkanal eintretende Luft näherungsweise in Rotationsrichtung umlenkende Leitfläche ausgebildet ist. Hier kann beispielsweise die Leitfläche gekrümmt sein.
- Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine Draufsicht auf wesentliche Komponenten eines erfindungsgemäßen Gebläses;
- Fig. 2
- eine der
Fig. 1 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausgestaltungsform; - Fig. 3
- eine Teil-Längsschnittansicht des in
Fig. 1 gezeigten Gebläses; - Fig. 4
- eine Teil-Schnittansicht des in
Fig. 2 gezeigten Gebläses; - Fig. 5
- eine der
Fig. 1 entsprechende Ansicht einer weiteren alternativen Ausgestaltungsform des Gebläses; - Fig. 6
- eine Teil-Schnittansicht des Gebläses, geschnitten längs einer Linie VI-VI in
Fig. 5 ; - Fig. 7
- eine schematische Darstellung eines alternativ ausgestalteten Förderrads.
- In
Fig. 1 und3 ist eine erste Ausgestaltungsvariante eines erfindungsgemäßen Gebläses 10 gezeigt. Dieses Gebläse 10 umfasst ein allgemein mit 12 bezeichnetes Gebläsegehäuse, in welchem ein um eine Drehachse A kreisringartig sich erstreckender Förderkanal 14 ausgebildet ist. Wie man insbesondere inFig. 3 erkennt, ist dieser Förderkanal 14 an einer axialen Seite 16 des Gehäuses 12 offen und weist somit in seinem wesentlichen Umfangserstreckungsbereich eine halbkreisartige Querschnittsgeometrie auf. - Der axialen Seite 16 des Gehäuses 12, an welcher der Förderkanal 14 axial offen ist, liegt ein Förderrad 18 gegenüber. Dieses Förderrad 18 ist im Wesentlichen ring- oder kreisscheibenartig ausgestaltet und trägt in seinem radial äußeren Bereich, der mit einer der Geometrie des Förderkanals 14 entsprechenden Geometrie ausgestaltet ist, eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Förderschaufeln 20. Radial innen ist das Förderrad 18 an einer Welle 22 eines Antriebsmotors 24, beispielsweise eines Elektromotors getragen, so dass bei Erregung des Elektromotors 24 das Förderrad 18 sich in der Darstellung der
Fig. 1 in der Rotationsrichtung R drehen wird. - Der Förderkanal 14 weist einen Eintrittsbereich 26 auf, in dem eine Eintrittsöffnung 28 ausgebildet ist. Durch diese Eintrittsöffnung 28 hindurch kann, wie durch einen Pfeil P1 in
Fig. 3 angedeutet, die zu fördernde und komprimierende Luft eintreten. Die Eintrittsöffnung 28 ist derart ausgestaltet, dass sie eine Radialerstreckung aufweist, die kleiner ist, als die Radialerstreckung des Förderkanals 14. Ferner ist die Eintrittsöffnung 28 mit einer Umfangserstreckung ausgestaltet, die länger ist, als ihre Radialerstreckung, so dass sich die inFig. 1 erkennbare, in Umfangsrichtung lang gestreckte Konfiguration ergibt. Weiter ist die Eintrittsöffnung 28 im Förderkanal 14 in radialer Richtung so positioniert, dass ihr radial innerer Endbereich 30 nahe dem radial inneren Endbereich 32 des Förderkanals 14 liegt. Bei der in denFig. 1 und3 gezeigten Variante weist der radial innere Endbereich 30 der Eintrittsöffnung 28 einen geringfügigen Abstand zum radial inneren Endbereich 32 des Förderkanals 14 auf. Dies ist dadurch bedingt, dass hier ein Elektromotor 24 zum Einsatz gebracht wird, dessen Außendurchmesser etwas größer ist, als der minimale Innendurchmesser des Förderkanals 14. Auch dies ist inFig. 3 deutlich zu erkennen. Die Geometrie bzw. Positionierung der Eintrittsöffnung 28 ist also so vorgegeben, dass der Elektromotor 24 im Wesentlichen also keine Bereiche der Eintrittsöffnung 28 überdeckt und somit die in den Förderkanal 14 zu leitende Luft entlang des Außenumfangsbereichs des Elektromotors 24 und durch die Eintrittsöffnung 28 in den Förderkanal 14 strömen kann. - Die durch die Eintrittsöffnung 28 in den Förderkanal 14 gelangende Luft wird durch die Umfangsbewegung der Förderschaufeln 20 zur Bewegung in Umfangsrichtung mitgenommen, kann sich also grundsätzlich im Förderkanal 14 in Rotationsrichtung R bewegen. Dabei nimmt der Druck der geförderten Luft zu, bis sie letztendlich einen Austrittsbereich 34 erreicht. Der Austrittsbereich 34 ist vom Eintrittsbereich 26 durch einen im Allgemeinen mit 36 bezeichneten Unterbrechungsbereich getrennt. Dieser Unterbrechungsbereich stellt eine mit der axialen Seite 16 des Gehäuses 12 im Wesentlichen bündig abschließende Oberfläche 38 bereit, welche die Förderschaufein 20 des Förderrads 18 mit geringem axialen Abstand überstreichen. Auf diese Art und Weise wird ein Druckverlust zwischen dem Eintrittsbereich 26 und dem Austrittsbereich 34 weitgehend unterbunden. Vom Austrittsbereich 34 führt unter der angesprochenen Oberfläche 38 des Unterbrechungsbereichs 36 hindurchgehend eine Austrittsöffnung 40 weg, um die im Austrittsbereich 34 angelangte, nunmehr unter erhöhtem Druck stehende Luft zu einem mit derartiger Luft zu versorgenden System, also beispielsweise dem Brenner einer Heizeinrichtung, zu fördern.
- Bei der Umfangsbewegung des Förderrads 18 wird ein Teil der zum Austrittsbereich 34 geförderten Luft bei Erreichen dieses Austrittsbereichs 34 bzw. bei Erreichen des Unterbrechungsbereichs 36 in einem jeweiligen zwischen zwei in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Förderschaufeln 20 begrenzten Volumen eingeschlossen. Ein derartiges Volumen bewegt sich über die Oberfläche 38 des Unterbrechungsbereichs 36 hinweg und die darin eingeschlossene Luft wird zunächst ohne wesentliche Druckverluste unter dem am Austrittsbereich 34 vorherrschenden Druck gehalten. Erst dann, wenn sich ein derartiges Volumen bzw. die in der Rotationsrichtung R voran laufende Schaufel aus dem Bereich des Unterbrechungsbereichs 36 in der Rotationsrichtung R wegbewegt, kommt dieses Volumen in Verbindung mit dem unter geringerem Druck stehenden Eintrittsbereich 26 und die zunächst noch unter Druck eingeschlossene Luft kann sich entspannen. Um dabei das Auftreten von Entspannungsstößen durch spontane Freigabe des unter Druck stehenden Volumens zu vermeiden, ist gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ein vor dem Eintrittsbereich 26 liegender Umfangsendbereich 42 des Unterbrechungsbereichs 40 so geformt, dass ein radial äußerer Abschnitt 44 desselben in der Rotationsrichtung R vor einem radial mittleren Abschnitt 46 und auch einem radial inneren Abschnitt 48 liegt. Dies bedeutet, dass zu einer fiktiven Radiallinie LR, die am radial inneren Endbereich 32 des Förderkanals 14 in Umfangsrichtung den radial inneren Abschnitt 48 des Umfangsendbereichs 42 durchschneidet, der radial äußere Abschnitt 44 einen größeren Abstand aufweist, und zwar in entgegengesetzt zur Rotationsrichtung R, als der radial mittlere Abschnitt 46 und selbstverständlich auch der radial innere Abschnitt 48. Insbesondere weist bei der in
Fig. 1 dargestellten Variante der Umfangsendbereich 42 eine sichelartige, konvex gekrümmte Kontur auf. - Die Folge dieser Kontur bzw. Geometrie des Umfangsendbereichs 42 ist, dass die in Umfangsrichtung über den Umfangsendbereich 42 sich hinweg bewegenden Förderschaufeln 20 zunächst den äußeren Abschnitt 44 überstreichen, so dass hier im radial äußeren Bereich als erstes eine Verbindung der zunächst noch eingeschlossenen Druckluftvolumina mit dem Eintrittsbereich 26 auftreten wird. Der Öffnungsquerschnitt dieser Verbindung nimmt bedingt durch die Geometrie des Umfangsendbereichs 42 allmählich zu, so dass keine spontane, sondern eine allmähliche Entspannung des Drucks auftreten kann. Druckpulsationen können somit weitgehend vermieden werden. Eine weitere Konsequenz dieser Ausgestaltung des Umfangsendbereichs 42 und der zunächst radial außen auftretenden Entspannung ist, dass, wie in
Fig. 3 verdeutlicht, die aus den zunächst noch eingeschlossenen Volumina austretende und noch unter Druck stehende Luft primär im radial äußeren Bereich, wie durch einen Pfeil P2 angedeutet, aus diesen Volumina austreten und in den Förderkanal 14 eintreten wird. Man erkennt also, dass bezogen auf den Querschnitt des Förderkanals 14 und der im Förderrad 18 gebildeten Volumina diese Luftströmung P2 näherungsweise die gleiche Drallrichtung hat, wie die Luftströmung P1, der durch die Eintrittsöffnung 28 zunächst in den Förderkanal 14 und dann in den Bereich des Förderrads 20 strömenden neu eingeleiteten Luft. Diese tritt bevorzugt und fliehkraftbedingt im radial inneren Bereich in das Förderrad 18 ein, wird dann fliehkraftbedingt bei Rotationsmitnahme nach radial außen gefördert, so dass die für die Effizienz eines derartigen Gebläses 10 bedeutsame Wendelströmung erzeugt wird. Den Aufbau dieser Wendelströmung unterstützt nunmehr die aus den zunächst über dem Unterbrechungsbereich 36 eingeschlossenen Volumina radial außen ausströmende Luft. Neben der Tatsache, dass also zu starke Druckluftpulsationen vermieden werden können, kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Unterbrechungsbereichs 36 zusätzlich noch die Effizienz bei der Förderung und beim Druckaufbau gesteigert werden. Dies führt dazu, dass beispielsweise bei vorgegebener Förderkapazität ein kleiner bemessenes Gebläse eingesetzt werden kann, dass mit geringerer Drehzahl des Förderrads 18 und somit geringerem Energiebedarf gearbeitet werden kann und dass überdies neben einer Erhöhung der gesamten Betriebslebensdauer auch das Geräuschniveau gesenkt werden kann. Weiter wird erreicht, dass definierte Betriebspunkte (hinsichtlich Druck und Volumen definiert) zu geringeren Drehzahlen bei erhöhtem Moment verlangt werden können. Es kann möglicherweise also eine Verbesserung bei der Anpassung an den optimalen Betriebspunkt des Motors erlangt werden. - Die Effizienzsteigerung wird dadurch noch unterstützt, dass die Eintrittsöffnung 28 so wie in
Fig. 1 dargestellt dimensioniert und positioniert ist. Es hat sich hier als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass dann, wenn beispielsweise die radiale Breite des Förderkanals 14 nahe der axialen Seite 16 des Gehäuses 12 bei 22 mm liegt, die entsprechende radiale Breite der Eintrittsöffnung 28 im Bereich von zwischen 7 und 10 mm, vorzugsweise 7,5 und 9 mm liegt. Dabei kann beispielsweise von einem Außendurchmesser des Förderkanals 14 von 75 mm ausgegangen werden. Das heißt, das Verhältnis von radialer Breite des Förderkanals 14 zur radialen Breite der Eintrittsöffnung 28 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 3. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Umfangserstreckung der Eintrittsöffnung 28 in einem Winkelbereich von 55° bis 65° zu wählen. - Man erkennt in
Fig. 1 weiter, dass der Umfangsendbereich 42 des Unterbrechungsbereichs 36 derart positioniert ist, dass er in Umfangsrichtung, d. h. Rotationsrichtung R, die Eintrittsöffnung 28 praktisch nicht überdeckt. Somit kann die Eintrittsöffnung 28 mit ihrem gesamten Öffnungsquerschnitt 28 effizient zur Lufteinleitung genutzt werden. Es kann jedoch aus baulichen Gründen erforderlich sein, dass in Umfangsrichtung die Eintrittsöffnung 28 und der Unterbrechungsbereich 36 näher aneinander rücken müssen. Diese Situation ist inFig. 2 gezeigt. Hier sieht man, dass der radial innere Abschnitt 48 des Umfangsendbereichs 22 zumindest den radial inneren Bereich der Eintrittsöffnung 28 in einem in Rotationsrichtung R vorne liegenden Endbereich 50 derselben überdeckt. Bei der in denFig. 2 und4 dargestellten Variante kann diese Überlappung der Eintrittsöffnung 28 zumindest teilweise dadurch kompensiert werden, dass diese in ihrem radial inneren Endbereich 30 weiter nach innen gezogen ist, und zwar bis zum radial inneren Endbereich 32 des Förderkanals 14. Es ergibt sich somit die inFig. 4 dargestellte Situation, bei welcher der Außenumfang des Elektromotors 34 sich geringfügig in den Bereich der Eintrittsöffnung erstreckt, grundsätzlich aber die Eintrittsöffnung 32 in ihrem in den Förderkanal 14 übergehenden Bereich eine größere Radialerstreckung nach innen aufweist. Selbstverständlich wäre eine derartige Einbausituation auch bei der inFig. 1 und3 gezeigten Variante möglich. Um hier die Strömungsverhältnisse etwas zu verbessern, kann vorgesehen sein, dass die Eintrittsöffnung 28 in ihrem Eingangsbereich mit einer düsenartigen Einleitfläche 52 ausgeformt ist, so dass wiederum eine Gesamtverbesserung der Strömungsverhältnisse erlangt werden kann, was so selbstverständlich auch bei der inFig. 1 und3 gezeigten Variante der Fall sein kann. - Ist die umfangsmäßige Überschneidung von Eintrittsöffnung 28 und Unterbrechungsbereich 36 in noch stärkerem Ausmaß erforderlich, kann eine in
Fig. 5 und inFig. 6 gezeigte Variante gewählt werden. Hier erkennt man, dass der Endbereich 50 der Eintrittsöffnung 28 vergleichsweise stark überdeckt ist, so dass auch der mittlere Abschnitt 46 des Umfangsendbereichs 42 noch die Eintrittsöffnung 50 überdeckt. Um hier das Einströmen der Luft im Bereich der Eintrittsöffnung 28 nicht zu stark zu beeinträchtigen, kann der Unterbrechungsbereich 36 in seinem Umfangsendbereich 42 mit einer inFig. 6 erkennbaren Leitfläche 54 ausgebildet sein. Diese bei Betrachtung in radialer Richtung gekrümmte, insbesondere konvex gekrümmte Leitfläche 54 sorgt dafür, dass die in den Bereich des Förderkanals 14 neu eingeleitete Luftströmung P1 in Umfangsrichtung und somit näherungsweise in Rotationsrichtung R umgelenkt wird. Das Auftreten ungewünschter Verwirbelungen in diesem Eintrittsbereich 26 kann somit weitgehend vermieden werden. - Diese in radialer Ansicht gekrümmte bzw. schräg gestellte Leitfläche 54 kann an dem Unterbrechungsbereich 36 über die gesamte Radialerstreckung desselben ausgestaltet sein, kann aber auch lediglich dort vorhanden sein, wo der Unterbrechungsbereich 36 die Eintrittsöffnung 28 in Umfangsrichtung überdeckt. Selbstverständlich kann eine derartige Geometrie auch bei der in den
Fig. 2 und4 gezeigten Variante vorhanden sein. - Die vorangehend beschriebenen Vorteile bei der Druckentspannung der im Unterbrechungsbereich eingeschlossenen Volumina können auch dadurch erlangt werden, dass grundsätzlich dafür gesorgt ist, dass diese Volumina sich zunächst in einem radial äußeren Bereich öffnen und dann auch in radial inneren Bereichen. Dies kann nicht nur dadurch erlangt werden, dass die vorangehend beschriebene Kontur des Umfangsendbereichs 42 des Unterbrechungsbereichs 36 bereitgestellt wird, sondern alternativ oder in Verbindung damit auch durch entsprechende Positionierung der Schaufeln, wie in
Fig. 7 gezeigt. Wenn die Förderschaufein so geformt sind oder im Förderrad 18 so positioniert sind, dass in Umfangsrichtung der radial äußere Bereich dem radial inneren Bereich voran läuft, so wird dieser radial äußere Bereich sich beispielsweise über die inFig. 1 eingezeichnete fiktive Radiallinie LR bei der Bewegung in Rotationsrichtung R hinweg bewegen, bevor dies ein radial mittlerer oder radial innerer Bereich tun wird. Wäre beispielsweise der Unterbrechungsbereich 36 mit einem Umfangsendbereich 42 ausgestaltet, der mit der fiktiven Radiallinie LR endet, so könnte auch dadurch erreicht werden, dass die zunächst noch eingeschlossenen Volumina erst radial außen geöffnet werden und diese Öffnung dann sukzessiv zunimmt und auch nach radial innen ausgedehnt wird. Selbstverständlich kann eine derartige Ausgestaltung oder Positionierung der Förderschaufeln auch mit der in denFig. 1 bis 6 gezeigten Geometrie des Umfangsendbereichs 42 kombiniert werden.
Claims (6)
- Gebläse, insbesondere Verbrennungsluftgebläse für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend:- ein Gebläsegehäuse (12),- einen in dem Gebläsegehäuse (12) ausgebildeten, um eine Drehachse (A) sich ringartig erstreckenden und an einer axialen Seite (16) offenen Förderkanal (14),- ein Förderrad (18), welches an dem Gebläsegehäuse (12) den Förderkanal (14) an seiner axial offenen Seite überdeckend und um die Drehachse (A) drehbar getragen ist und eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Förderschaufeln (20) aufweist, welche bei Drehung des Förderrads (18) sich in einer Rotationsrichtung (R) über dem Förderkanal (14) bewegen,- einen Eintrittsbereich (26) mit einer Eintrittsöffnung (28) zum Eintritt von zu fördernder Luft in den Förderkanal (14),- in Rotationsrichtung (R) vor dem Eintrittsbereich (26) liegend einen Unterbrechungsbereich (36), in welchem der Förderkanal (14) in Umfangsrichtung unterbrochen ist, wobei ein in der Rotationsrichtung (R) vor dem Eintrittsbereich (26) liegender Umfangsendbereich (42) des Unterbrechungsbereichs (36) mit einem radial äußeren Abschnitt in Rotationsrichtung (R) vor einem radial inneren und einem radial mittleren Abschnitt liegt, derart, dass bei Drehung des Förderrads (18) ein jeweiliges zwischen zwei in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Förderschaufeln (20) gebildetes Volumen nach Überstreichen des Unterbrechungsbereichs (36) sich zuerst am radial äußeren Bereich zum Eintrittsbereich (26) des Förderkanals (14) dann am radial mittleren Bereich und dann am radial inneren Bereich öffnet.dadurch gekennzeichnet,
dass der Umfangsendbereich (42) des Unterbrechungsbereichs (36) vom äußeren Abschnitt (44) zum inneren Abschnitt (48) mit sichelartiger, konkav gekrümmter Kontur ausgebildet ist, und dass die Eintrittsöffnung (28) mit bezüglich einer Radialabmessung des Förderkanals (14) kleinerer Radialabmessung ausgebildet ist und ein radial innerer Endbereich (30) der Eintrittsöffnung (28) in oder nahe einem radial inneren Endbereich (32) des Förderkanals (14) liegt - Gebläse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Umfangsabmessung der Eintrittsöffnung (28) größer ist als eine Radialabmessung derselben. - Gebläse nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsendbereich (42) des Unterbrechungsbereichs (36) in Umfangsrichtung die Eintrittsöffnung (28) im Wesentlichen nicht überdeckt. - Gebläse nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsendbereich (42) des Unterbrechungsbereichs (36) einen in Rotationsrichtung (R) vorne liegenden Endbereich der Eintrittsöffnung (28) überdeckt. - Gebläse nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass am Umfangsendbereich (42) des Unterbrechungsbereichs (36) eine die in den Förderkanal (14) eintretende Luft näherungsweise in Rotationsrichtung (R) umlenkende Leitfläche (54) ausgebildet ist. - Gebläse nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfläche (54) gekrümmt ist.
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