EP2627907B1 - Side channel blower, in particular a secondary air blower for an internal combustion machine - Google Patents
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- EP2627907B1 EP2627907B1 EP11749435.1A EP11749435A EP2627907B1 EP 2627907 B1 EP2627907 B1 EP 2627907B1 EP 11749435 A EP11749435 A EP 11749435A EP 2627907 B1 EP2627907 B1 EP 2627907B1
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- F04D29/667—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by influencing the flow pattern, e.g. suppression of turbulence
Definitions
- the invention relates to a side channel blower, in particular a secondary air blower for an internal combustion engine with a housing in which an essentially tangential outlet is formed, a housing cover in which an axial inlet is formed, two conveying channels via which the inlet is fluidically connected to the outlet, an impeller, which can be driven by a drive unit, is rotatably mounted in the housing and has conveyor blades that interact with the conveyor channels, and an interruption area between the outlet and the inlet in which the conveyor channels are interrupted in the circumferential direction, with the impeller behind in the direction of rotation the outlet on the radially delimiting wall of the interruption area, which interrupts a radially outer connection area between the two conveying channels, a first recess is formed.
- Side-channel fans are known in which only one delivery channel is formed on one axial side of the impeller in a housing part, as well as side-channel fans in which a delivery channel is formed on both axial sides of the impeller, with both delivery channels then being fluidically connected to one another.
- one of the delivery channels is formed in a housing part serving as a cover, while the other delivery channel is formed in the housing part to which the drive unit is usually attached, on whose shaft the impeller is at least non-rotatably arranged.
- the DE 100 24 741 B4 A side channel blower for secondary air supply in which a recess is formed in front of the inlet in a housing cover of the housing in the direction of rotation of the impeller, which recess grows steadily towards the inlet and has a width that essentially corresponds to the width of the conveyor channel.
- a side channel blower which also has a housing part with a conveyor channel and a housing cover with a second conveyor channel formed on the side of the first conveyor channel opposite to the impeller.
- a housing part with a conveyor channel
- a housing cover with a second conveyor channel formed on the side of the first conveyor channel opposite to the impeller.
- an additional recess is formed behind the outlet in the direction of rotation of the impeller.
- JP 52-162503 discloses a side channel pump which has small irregular recesses on the walls of the interrupter area, through which a labyrinth seal is created for the water to be pumped, whereby the gaps between the walls and the impeller can remain large.
- Such a labyrinth seal is also in the axially delimiting wall of the side channel pump according to FIG JP 02099796 designed to increase the flow resistance in the gap.
- the US 2005/0220614 A1 discloses a side channel blower which, at the outlet, has recesses on the axially delimiting wall which protrude into the interrupter area.
- a similar side channel blower is used in the JP 56165795 discloses, in which on the axially delimiting wall also juxtaposed slots projecting from the outlet in the interrupter region are formed. In addition, corresponding slots are disclosed in this axially defining wall extending from the inlet into the breaker area.
- the task is therefore to create a side channel blower with which the noises occurring can be significantly reduced even when the valve is closed.
- the first recess in the radially delimiting wall of the interruption region is followed in the direction of rotation by a second recess, the depth of which is less than that of the first recess.
- the second recess extends over the height of the conveying channel, which is partially formed in the housing cover, in the radially delimiting wall of the interruption area, the height of the second recess steadily decreasing in the direction of the inlet. In this way, a steady pressure reduction is achieved so that pressure peaks are prevented.
- the recess which is formed in the direction of rotation of the impeller in front of the inlet at the interruption area, is fluidically connected to the inlet, the depth of the recess increasing steadily from the upper edge of the interruption area facing the impeller towards the inlet. This also results in continuous relaxation of the air.
- the width of the recess in front of the inlet corresponds essentially to the radial extension of the conveyor blades, as a result of which undesired turbulence at the inlet is avoided.
- the depth of the recess increases steadily radially outwards up to a delimiting edge of the recess, so that more expansion cross-section is available in areas of higher air speeds.
- the delimiting edge of the recess in front of the inlet has a first area in which the width of the recess essentially corresponds to the radial extension of the conveyor blades and has an adjoining second area that extends radially to the first area in the direction of rotation of the impeller is angled inside.
- a side-channel blower is thus created in which the noise emissions are particularly low compared to known side-channel blowers, especially when the control valve is closed, i.e. zero delivery of the pump against a closed valve, while at the same time the maximum possible delivery rate remains largely unchanged.
- the side channel blower shown consists of a housing 2 and an impeller 6 rotatably mounted in the housing 2 and driven by a drive unit 4, for example for conveyance of air.
- the air enters the interior of the side channel blower via an axial inlet 8 which is formed in a housing cover 10.
- the air then flows into two essentially annularly extending conveying channels 12, 14, of which the first conveying channel 12 is formed in the housing 2, in whose central opening 16 a bearing 18 of a drive shaft 20 of the drive unit 4 is also arranged, on which the impeller 6 is attached and the second delivery channel 14 is formed in the housing cover 10.
- the air is discharged via a tangential outlet 22 which is arranged in the housing 2.
- the impeller 6 is arranged between the housing cover 10 and the housing 2 and has conveyor blades 24 on its circumference, which are curved, the overall direction of extent, i.e. a connection between the foot area and the radially outer end area, running essentially radially to the center of the impeller .
- the conveyor blades 24 are divided by a radially extending circumferential ring 26 into a first row axially opposite to the first conveyor channel 12 and a second row axially opposite to the second conveyor channel 14, so that two vortex channels are formed, each through one of the conveyor channels 12, 14 with the facing part of the impeller 6 are formed.
- the outer diameter of the conveyor channels 12, 14 is slightly larger than the outer diameter of the impeller 6, so that there is a fluidic connection between the two conveyor channels 12, 14 outside the outer circumference of the impeller 6, so that an exchange of air between the two conveyor channels 12, 14 can take place.
- pockets 28 which are open radially outward are thus formed in which the air is conveyed or accelerated, so that its pressure is increased over the length of the conveyor channels 12, 14.
- the axial inlet 8 is arranged as far as possible from the tangential outlet 22 in the direction of rotation of the impeller 6.
- interruption areas 30, 32 are arranged on the housing cover 10 and on the housing 2, which interrupt the delivery channels 12, 14 so that the smallest possible gap is present in the interruption areas 30, 32 axially opposite the delivery blades 24 of the impeller 6 is.
- an interruption area 34 acting in the radial direction is also formed on a radially delimiting wall 36 of the housing 2, which interrupts a radially outer connecting area 37 between the two conveying channels 12, 14.
- the conveying channels 12, 14 arranged in the housing 2 and in the housing cover 10 have an essentially constant width and, with the exception of the interruption areas 30, 32, extend over the circumference of the housing cover 10 and the housing 2.
- the impeller 6 rotates counterclockwise from the beginning of the conveyor channel 12 to the end of the conveyor channel 12 or to the outlet 22 and then via the interruption area 30 back to the beginning of the conveyor channel 12, which is opposite the inlet 8, while in Figure 3 the impeller 6 is rotated clockwise, that is, from the inlet 8 via the delivery channel 14 and the interruption area 32 back to the inlet 8.
- the housing cover 10 according to Figure 3 is fastened to the housing 2 by means of screws which are inserted through corresponding bores 38 which are formed on projections 40 on the housing cover 10 extending radially outward. On two of these projections 40 there are also small, axially extending bolts 42, which are used to pre-fix the housing cover 10 on the housing 2, on the corresponding bores 44 are formed, which in Figure 2 can be recognized.
- a groove 48 is formed radially behind a wall 46 of the conveying channel 14, into which a sealing ring 50 is inserted for sealing between the housing cover 10 and the housing 2 and is held in the groove 48 via lugs 52.
- An annular web 56 is formed radially in front of a wall 54 of the conveying channel 14, which, after the assembly of the fan, engages in a corresponding groove 58 of the impeller 6, thereby sealing the conveying channel 14 towards the interior of the impeller 6.
- the housing cover 10 has a cylindrical recess 60 into which the drive shaft 20 of the drive unit 4 protrudes.
- the conveying channels 12, 14 in the housing cover 10 and in the housing 2 are shaped in such a way that they extend in the area in front of the outlet 22 instead of in the circumferential direction in the direction of the outlet 22, ie in the tangential direction.
- the width of the conveying channels 12, 14 is smaller than the width of the outlet 22, so that the conveying channels 12, 14 initially only flow against it via its radially outer region.
- An outlet opening 62 which leads through the radially delimiting wall 36 of the housing 2 and connects the interior of the fan with the outlet 22, is shaped such that the outlet opening 62 extends into the interruption areas 30, 32 of the housing parts 2, in the direction of rotation of the impeller 6. 10 extends as in Figure 2 can be seen.
- an outlet edge 64 which delimits the outlet opening 62 in the direction of rotation of the impeller 4, extends obliquely upward from an inner edge 66 of the conveying channel 12 in the housing 2 on the wall 36, i.e. with an axial component in the direction of the Housing cover 10 and a component in the direction of rotation of the impeller 6.
- the angle of this slope should be chosen so that the component in the circumferential direction over the height of the outlet opening 62 corresponds at least to the distance between two conveyor blades 24.
- a first recess 68 is formed in the interruption region 34 of the radially delimiting wall 36 immediately behind the outlet opening 62.
- This first recess 68 is limited by an interrupter edge 70 in the direction of rotation of the impeller 6, which also runs obliquely upwards from the bottom of the housing 2, i.e. has an axial component in the direction of the housing cover 10 and a component in the direction of rotation of the impeller 6.
- the interrupter edge 70 and the outlet edge 64 do not run parallel but are arranged at an angle to one another, with the component in the direction of rotation being greater for the outlet edge 64 than for the interrupter edge 70. It should be noted that with a larger distance between the conveyor blades 24 of the Impeller 6 also the included angle between the interrupter edge 70 and the outlet edge 64 should be selected larger.
- the first recess 68 is followed by a second recess 72, which is less than about 1 mm deep than the first recess 68.
- the second recess 72 extends from the interrupter edge 70 approximately halfway up the wall 36 obliquely upward in the direction of the housing cover 10. The starting point of this recess 72 is thus approximately level with the circumferential ring 26 of the impeller 6, so that it is formed in the area of the vortex channel to which the second conveying channel 14 in the housing cover 10 belongs.
- the recess 72 becomes steadily smaller due to the inclined design in the direction of the inlet 8 and has a circumferential length which corresponds approximately to five times the distance between two conveyor blades 24.
- the speed vector of this residual air has a component radially outward, a component in the direction of rotation of the impeller 6 and a component in the direction of the housing cover 10.
- the component of the air flow in the circumferential direction essentially corresponds to the speed component of the impeller 6 maximum extension of the outlet opening 62 in the direction of rotation, the air flowing out of the pocket 28 does not strike the outlet edge 64 of the outlet opening 62 in the form of a pressure surge, but rather flows into the outlet 22.
- the air flowing out behind the outlet opening 62 likewise does not strike immediately against the interruption area 34 on the radial wall 36, but rather flows into the recess 68, where at least a slight relaxation takes place due to the turbulence of the air entering the recess 68.
- the angle is chosen such that neither the air stream ejected simultaneously over the entire height of the pocket 28 reaches the interrupter edge 70 at the same time, nor does the air stream ejected simultaneously over the entire width. At the same time the Relaxation path for the remaining air is greater. In this way, pressure surges can also be reduced.
- a further recess 74 is formed in front of the inlet 8, which extends from an upper edge of the interruption region 32 in the direction of the inlet 8.
- the recess 74 is designed in such a way that its depth increases steadily in the direction of the inlet 8 and radially outwards, specifically to a depth which corresponds to the depth of the conveying channel 14.
- the width of the recess 74 in a first area corresponds approximately to the width of the conveying channel 14 or the radial extent of the conveying blades 24, with the radial boundary edge 78 of the recess 74 angled radially inward in the direction of rotation of the impeller 6 in an area shortly before the inlet 8 so that the width decreases slightly.
- the recess 74 extends over a length which corresponds approximately to 2.5 times the distance between two successive conveyor blades 24 of the impeller 6.
- the inlet 8 has a diameter which is greater than the width of the delivery channel 14, an inner edge of the inlet 8 being arranged on the same radius as an inner edge of the delivery channel 14, so that the cover part 10 is at the inlet 8 has a larger scope than in the other areas.
- a leading edge 76 which forms the line of intersection of the interruption area 32 with the recess 74, is curved so that the conveyor blades 24 of the impeller 6 sweep over the recess 74 first in the radially outer area and then in the radially inner area.
- the inlet On the side facing the recess 74, the inlet is delimited by a straight wall 80, which is arranged in relation to the conveyor blades 26 in such a way that an angle of 10-20 ° is formed between the wall 80 and the outwardly facing end of the conveyor blades 24.
- the radially outer part of each conveyor blade 24 initially sweeps over the inlet 8.
- the actual interruption area i.e. the distance between the rear end of the recess 72 as seen in the direction of rotation and the front end of the front edge 76 of the recess 74 is approximately 1.5 times the distance between two conveyor blades 24 of the impeller 6.
- pressure syringes which lead to undesired noises, can be reduced by such a design, but without resulting in too high a delivery pressure loss when the valve is open. Instead, with the valve closed, very good results can be achieved both in terms of emissions and achievable pressures.
- the side channel blower described is thus distinguished by a significant reduction in noise emissions compared to known side channel blowers. At the same time, a high delivery rate is achieved.
- various modifications of the side channel blower described in the exemplary embodiment are possible without departing from the scope of protection of the main claim.
Description
Die Erfindung betrifft ein Seitenkanalgebläse, insbesondere Sekundärluftgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Gehäuse, in dem ein im Wesentlichen tangentialer Auslass ausgebildet ist, einem Gehäusedeckel, in dem ein axialer Einlass ausgebildet ist, zwei Förderkanälen, über die der Einlass mit dem Auslass fluidisch verbunden ist, einem Laufrad, welches über eine Antriebseinheit antreibbar ist, drehbar im Gehäuse gelagert ist und Förderschaufeln aufweist, die mit den Förderkanälen zusammenwirken, und einem Unterbrechungsbereich zwischen dem Auslass und dem Einlass, in dem die Förderkanäle in Umfangsrichtung unterbrochen sind, wobei in Drehrichtung des Laufrades hinter dem Auslass an der radial begrenzenden Wand des Unterbrechungsbereiches, der einen radial außen liegenden Verbindungsbereich zwischen den beiden Förderkanälen unterbricht, eine erste Ausnehmung ausgebildet ist.The invention relates to a side channel blower, in particular a secondary air blower for an internal combustion engine with a housing in which an essentially tangential outlet is formed, a housing cover in which an axial inlet is formed, two conveying channels via which the inlet is fluidically connected to the outlet, an impeller, which can be driven by a drive unit, is rotatably mounted in the housing and has conveyor blades that interact with the conveyor channels, and an interruption area between the outlet and the inlet in which the conveyor channels are interrupted in the circumferential direction, with the impeller behind in the direction of rotation the outlet on the radially delimiting wall of the interruption area, which interrupts a radially outer connection area between the two conveying channels, a first recess is formed.
Seitenkanalgebläse oder -pumpen sind allgemein bekannt und werden in einer Vielzahl von Anmeldungen beschrieben. Im Kraftfahrzeug dienen sie beispielsweise zur Förderung von Kraftstoff oder zum Einblasen von Sekundärluft in das Abgassystem. Der Antrieb erfolgt üblicherweise über einen Elektromotor, der das Laufrad antreibt. Das Laufrad ist an seinem Umfang im Wesentlichen derart ausgebildet, dass es mit dem ihm axial gegenüberliegenden Förderkanal einen umlaufenden Wirbelkanal bildet. Aus dem den Wirbelkanal bildenden Teil des Laufrads ragen Förderschaufeln senkrecht in Richtung zum gegenüberliegenden, im Gehäuse ausgebildeten Teil des Förderkanals, so dass zwischen den Förderschaufeln Taschen gebildet werden. Das geförderte Fluid in den Taschen erfährt bei Drehung des Laufrades durch die Förderschaufeln eine Beschleunigung in Umfangsrichtung sowie in radialer Richtung, so dass im Förderkanal eine umlaufende Wirbelströmung entsteht.Side channel blowers or pumps are well known and are described in a large number of applications. In motor vehicles, they are used, for example, to deliver fuel or to blow secondary air into the exhaust system. It is usually driven by an electric motor that drives the impeller. The impeller is essentially designed on its periphery in such a way that it forms a circumferential vortex channel with the delivery channel axially opposite it. From the part of the impeller that forms the vortex channel, conveyor blades protrude perpendicularly in the direction of the opposite part of the conveyor channel formed in the housing, so that pockets are created between the conveyor blades are formed. When the impeller rotates, the conveyed fluid in the pockets is accelerated in the circumferential direction as well as in the radial direction when the impeller rotates, so that a circulating vortex flow is created in the conveying channel.
Es sind Seitenkanalgebläse bekannt, bei denen lediglich ein Förderkanal an einer axialen Seite des Laufrades in einem Gehäuseteil ausgebildet ist, als auch Seitenkanalgebläse, bei denen an beiden axialen Seiten des Laufrades ein Förderkanal ausgebildet ist, wobei dann beide Förderkanäle fluidisch miteinander verbunden sind. Bei einem derartigen Seitenkanalgebläse ist einer der Förderkanäle in einem als Deckel dienenden Gehäuseteil ausgebildet, während der andere Förderkanal in dem Gehäuseteil ausgebildet ist, an dem üblicherweise die Antriebseinheit befestigt ist, an deren Welle das Laufrad zumindest drehfest angeordnet ist.Side-channel fans are known in which only one delivery channel is formed on one axial side of the impeller in a housing part, as well as side-channel fans in which a delivery channel is formed on both axial sides of the impeller, with both delivery channels then being fluidically connected to one another. In such a side channel blower, one of the delivery channels is formed in a housing part serving as a cover, while the other delivery channel is formed in the housing part to which the drive unit is usually attached, on whose shaft the impeller is at least non-rotatably arranged.
Um eine möglichst gute Förderung beziehungsweise Druckerhöhung zu erhalten, ist es notwendig, einen möglichst großen Teil des Umfangs des Förderkanals zu nutzen. Aus diesem Grund müssen Einlass und Auslass über den Umfang in Laufrichtung des Laufrades möglichst weit auseinander liegen, wobei eine Kurzschlussströmung zwischen dem Einlass und dem Auslass durch einen Unterbrechungsbereich zu verhindern ist. Als problematisch bei derartigen Seitenkanalgebläsen hat sich die hohe Geräuschentwicklung herausgestellt, welche insbesondere durch Pulsationen entsteht, die durch plötzliche Druckstöße der geförderten Luft auftreten.In order to obtain the best possible delivery or pressure increase, it is necessary to use the largest possible part of the circumference of the delivery channel. For this reason, the inlet and outlet must be as far apart as possible over the circumference in the running direction of the impeller, with a short-circuit flow between the inlet and the outlet being prevented by an interruption area. A problem with such side channel blowers has been found to be the high level of noise generated, in particular by pulsations that occur as a result of sudden pressure surges in the conveyed air.
Diese Druckstöße treten unter anderem unmittelbar nach dem Überstreichen jeder Förderschaufel am Anfang des Unterbrechungsbereiches auf, da in den Taschen zwischen den Förderschaufeln noch verdichtete Luft vorhanden ist, die nicht vollständig über den Auslass ausgestoßen wurde, welche bei Erreichen des Unterbrechungsbereiches plötzlich gegen dessen Wände beschleunigt werden. Dies führt zu deutlich erhöhten Geräuschemissionen.These pressure surges occur, among other things, immediately after each conveyor shovel is swept over at the beginning of the interruption area, as there is still compressed air in the pockets between the conveyor shovels that was not completely expelled via the outlet, which when the Interruption area are suddenly accelerated against the walls. This leads to significantly increased noise emissions.
Um diese Geräuschemissionen zu verringern, wird in der
Des Weiteren ist aus der
Auch ist aus der
Des Weiteren wird in der
Eine solche Labyrinthdichtung wird auch in der axial begrenzenden Wand der Seitenkanalpumpe gemäß der
Die
Ein ähnliches Seitenkanalgebläse wird in der
Diese Maßnahmen führen zwar zu einer erheblichen Geräuschreduzierung, jedoch bleiben unerwünschte Geräuschemissionen beim Fördern gegen ein geschlossenes Regelventil, also bei maximalem Gegendruck in den Förderkammern.Although these measures lead to a considerable reduction in noise, undesirable noise emissions remain when conveying against a closed control valve, that is to say with maximum counter pressure in the conveying chambers.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Seitenkanalgebläse zu schaffen, mit dem die auftretenden Geräusche auch bei geschlossenem Ventil deutlich reduziert werden können.The task is therefore to create a side channel blower with which the noises occurring can be significantly reduced even when the valve is closed.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst. Vor dem Einlass und hinter dem Auslass sind jeweils weitere Ausnehmungen im Unterbrechungsbereich ausgebildet, deren kleinster Abstand zueinander dem 0,5 bis 3-fachen des Abstandes zweier Förderschaufeln zueinander entspricht. Dies führt zu deutlich verringerten Geräuschemissionen bei geschlossenem Regelventil, also bei Förderung der Pumpe gegen ein geschlossenes Ventil, ohne Druck- und Förderleistungsverluste bei geöffnetem Ventil zur Folge zu haben.This problem is solved by the characterizing part of the main claim. In front of the inlet and behind the outlet, further recesses are formed in the interruption area, the smallest distance between which corresponds to 0.5 to 3 times the distance between two conveyor blades. This leads to significantly reduced noise emissions when the control valve is closed, i.e. when the pump is conveyed against a closed valve, without loss of pressure and delivery capacity when the valve is open.
Besonders geringe Emissionswerte bei beinahe unverändertem Maximaldruck werden erreicht, wenn der kleinste Abstand der Ausnehmungen vor dem Einlass und hinter dem Auslass dem 1,5-fachen des Abstandes zweier Förderschaufeln zueinander entspricht.Particularly low emission values with an almost unchanged maximum pressure are achieved if the smallest distance of the Recesses in front of the inlet and behind the outlet corresponds to 1.5 times the distance between two conveyor blades.
Zur Minimierung der Geräusche auch bei geöffnetem Ventil hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn sich an die erste Ausnehmung in der radial begrenzenden Wand des Unterbrechungsbereiches in Drehrichtung eine zweite Ausnehmung anschließt, deren Tiefe geringer ist als die der ersten Ausnehmung.To minimize the noise even when the valve is open, it has been found to be advantageous if the first recess in the radially delimiting wall of the interruption region is followed in the direction of rotation by a second recess, the depth of which is less than that of the first recess.
In einer weiterführenden Ausführung erstreckt sich die zweite Ausnehmung über die Höhe des teilweise im Gehäusedeckel ausgebildeten Förderkanals in der radial begrenzenden Wand des Unterbrechungsbereiches, wobei die Höhe der zweiten Ausnehmung in Richtung zum Einlass hin stetig abnimmt. So wird ein stetiger Druckabbau erreicht, so dass Druckspitzen verhindert werden.In a further embodiment, the second recess extends over the height of the conveying channel, which is partially formed in the housing cover, in the radially delimiting wall of the interruption area, the height of the second recess steadily decreasing in the direction of the inlet. In this way, a steady pressure reduction is achieved so that pressure peaks are prevented.
Vorzugsweise ist die Ausnehmung, welche in Drehrichtung des Laufrades vor dem Einlass am Unterbrechungsbereich ausgebildet ist, fluidisch mit dem Einlass verbunden, wobei die Tiefe der Ausnehmung von der dem Laufrad zugewandten Oberkante des Unterbrechungsbereiches zum Einlass hin stetig wächst. Auch hierdurch wird eine kontinuierliche Entspannung der Luft realisiert.The recess, which is formed in the direction of rotation of the impeller in front of the inlet at the interruption area, is fluidically connected to the inlet, the depth of the recess increasing steadily from the upper edge of the interruption area facing the impeller towards the inlet. This also results in continuous relaxation of the air.
In einer hierzu weiterführenden vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Breite der Ausnehmung vor dem Einlass im Wesentlichen der radialen Ausdehnung der Förderschaufeln, wodurch unerwünschte Verwirbelungen am Einlass vermieden werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the width of the recess in front of the inlet corresponds essentially to the radial extension of the conveyor blades, as a result of which undesired turbulence at the inlet is avoided.
Vorzugsweise wächst die Tiefe der Ausnehmung nach radial außen bis zu einer Begrenzungskante der Ausnehmung stetig, so dass in Bereichen höheren Geschwindigkeiten der Luft mehr Entspannungsquerschnitt zur Verfügung steht.Preferably, the depth of the recess increases steadily radially outwards up to a delimiting edge of the recess, so that more expansion cross-section is available in areas of higher air speeds.
Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Begrenzungskante der Ausnehmung vor dem Einlass einen ersten Bereich aufweist, in dem Breite der Ausnehmung im Wesentlichen der radialen Erstreckung der Förderschaufeln entspricht und einen daran anschließenden zweiten Bereich aufweist, der zum ersten Bereich in Drehrichtung des Laufrades nach radial innen abgewinkelt ist.Particularly good results are achieved if the delimiting edge of the recess in front of the inlet has a first area in which the width of the recess essentially corresponds to the radial extension of the conveyor blades and has an adjoining second area that extends radially to the first area in the direction of rotation of the impeller is angled inside.
Es wird somit ein Seitenkanalgebläse geschaffen, bei dem im Vergleich zu bekannten Seitenkanalgebläsen die Geräuschemissionen insbesondere bei geschlossenem Regelventil, also Nullförderung der Pumpe gegen ein geschlossenes Ventil, besonders gering sind, wobei gleichzeitig der maximal mögliche Förderstrom weitestgehend unverändert bleibt.A side-channel blower is thus created in which the noise emissions are particularly low compared to known side-channel blowers, especially when the control valve is closed, i.e. zero delivery of the pump against a closed valve, while at the same time the maximum possible delivery rate remains largely unchanged.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Seitenkanalgebläses ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
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Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Seitenkanalgebläses in geschnittener Darstellung. -
Figur 2Figur 1 . -
Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Gehäusedeckels des Seitenkanalgebläses derFigur 1 . -
Figur 4
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Figure 1 shows a side view of a side channel blower according to the invention in a sectional illustration. -
Figure 2 FIG. 11 shows a perspective view of the housing of the side channel blower of FIGFigure 1 . -
Figure 3 shows a perspective view of the housing cover of the side channel blower of FIGFigure 1 . -
Figure 4 shows a head view in the direction of the housing cover in a sectional view through the housing.
Das in
Vom Einlass 8 aus strömt die Luft anschließend in zwei sich im Wesentlichen ringförmig erstreckende Förderkanäle 12, 14, von denen der erste Förderkanal 12 im Gehäuse 2 ausgebildet ist, in dessen zentraler Öffnung 16 auch eine Lagerung 18 einer Antriebswelle 20 der Antriebseinheit 4 angeordnet ist, auf der das Laufrad 6 befestigt ist und der zweite Förderkanal 14 im Gehäusedeckel 10 ausgebildet ist. Der Austritt der Luft erfolgt über einen tangentialen Auslass 22, der im Gehäuse 2 angeordnet ist.From the
Das Laufrad 6 ist zwischen dem Gehäusedeckel 10 und dem Gehäuse 2 angeordnet und weist an seinem Umfang Förderschaufeln 24 auf, die gekrümmt ausgebildet sind, wobei die Gesamterstreckungsrichtung, also eine Verbindung des Fußbereichs mit dem radial außen liegenden Endbereich im Wesentlichen radial zum Mittelpunkt des Laufrades verläuft. Die Förderschaufeln 24 sind durch einen sich radial erstreckenden Umfangsring 26 in eine erste Reihe axial gegenüberliegend zum ersten Förderkanal 12 und eine zweite Reihe axial gegenüberliegend zum zweiten Förderkanal 14 geteilt, so dass zwei Wirbelkanäle ausgebildet werden, die jeweils durch einen der Förderkanäle 12, 14 mit dem zugewandten Teil des Laufrades 6 gebildet werden. Der Außendurchmesser der Förderkanäle 12, 14 ist etwas größer als der Außendurchmesser des Laufrades 6, so dass eine fluidische Verbindung zwischen den beiden Förderkanälen 12, 14 außerhalb des Außenumfangs des Laufrads 6 besteht, so dass ein Austausch von Luft zwischen den beiden Förderkanälen 12, 14 stattfinden kann. Zwischen den sich vom Umfangsring 26 erstreckenden Förderschaufeln 24 werden somit nach radial außen offene Taschen 28 gebildet, in denen die Luft gefördert beziehungsweise beschleunigt wird, so dass deren Druck über die Länge der Förderkanäle 12, 14 erhöht wird.The
Um eine möglichst gute Förderleistung und Druckerhöhung zu erlangen, ist der axiale Einlass 8 in Drehrichtung des Laufrades 6 möglichst weit vom tangentialen Auslass 22 entfernt angeordnet, Um zuverlässig eine Kurzschlussströmung entgegen der Drehrichtung des Laufrades 6 vom Einlass 8 zum Auslass 22 zu unterbinden, sind zwischen dem Einlass 8 und dem Auslass 22 Unterbrechungsbereiche 30, 32 am Gehäusedeckel 10 und am Gehäuse 2 angeordnet, die die Förderkanäle 12, 14 unterbrechen, so dass in den Unterbrechungsbereichen 30, 32 axial gegenüberliegend zu den Förderschaufeln 24 des Laufrades 6 ein möglichst geringer Spalt vorhanden ist. Zusätzlich ist auch ein in radialer Richtung wirkender Unterbrechungsbereich 34 an einer radial begrenzenden Wand 36 des Gehäuses 2 ausgebildet, der einen radial außen liegenden Verbindungsbereich 37 zwischen den beiden Förderkanälen 12, 14 unterbricht.In order to achieve the best possible delivery rate and pressure increase, the
In den
Der Gehäusedeckel 10 gemäß der
Radial hinter einer Wand 46 des Förderkanals 14 ist eine Nut 48 ausgebildet, in die zur Abdichtung zwischen Gehäusedeckel 10 und dem Gehäuse 2 ein Dichtring 50 eingelegt wird, der über Nasen 52 in der Nut 48 gehalten wird.A
Radial vor einer Wand 54 des Förderkanals 14 ist ein ringförmiger Steg 56 ausgebildet, der nach dem Zusammenbau des Gebläses in eine korrespondierende Nut 58 des Laufrades 6 greift, wodurch eine Abdichtung vom Förderkanal 14 in Richtung zum Inneren des Laufrades 6 erfolgt. Zusätzlich weist der Gehäusedeckel 10 eine zylindrische Vertiefung 60 auf, in die die Antriebswelle 20 der Antriebseinheit 4 ragt.An
Die Förderkanäle 12, 14 im Gehäusedeckel 10 und im Gehäuse 2 sind derart geformt, dass sie sich im Bereich vor dem Auslass 22 statt wie zuvor in Umfangsrichtung in Richtung zum Auslass 22 also in tangentialer Richtung erstrecken. Die Breite der Förderkanäle 12, 14 ist geringer als die Breite des Auslasses 22, so dass dieser von den Förderkanälen 12 ,14 zunächst lediglich über seinen radial äußeren Bereich angeströmt wird. Eine Auslassöffnung 62, welche durch die radial begrenzende Wand 36 des Gehäuses 2 führt und das Innere des Gebläses mit dem Auslass 22 verbindet, ist derart ausgeformt, dass sich in Drehrichtung des Laufrades 6 die Auslassöffnung 62 in die Unterbrechungsbereiche 30, 32 der Gehäuseteile 2, 10 erstreckt, wie in
In der hier gezeigten Ausführungsform erstreckt sich eine Auslasskante 64, welche die Auslassöffnung 62 in Drehrichtung des Laufrades 4 begrenzt, von einer Innenkante 66 des Förderkanals 12 im Gehäuse 2 an der Wand 36 schräg nach oben, also mit einer axialen Komponente in Richtung des Gehäusedeckels 10 und einer Komponente in Drehrichtung des Laufrades 6. Der Winkel dieser Schräge sollte dabei so gewählt werden, dass die Komponente in Umfangsrichtung über die Höhe der Auslassöffnung 62 zumindest dem Abstand zwischen zwei Förderschaufeln 24 entspricht.In the embodiment shown here, an
Zusätzlich zu dieser besonderen Ausformung der Auslassöffnung 62 ist unmittelbar hinter der Auslassöffnung 62 eine erste Ausnehmung 68 am Unterbrechungsbereich 34 der radial begrenzenden Wand 36 ausgeformt. Diese erste Ausnehmung 68 wird durch eine Unterbrecherkante 70 in Drehrichtung des Laufrades 6 begrenzt, welche ebenfalls vom Boden des Gehäuses 2 nach schräg oben verläuft, also eine axiale Komponente in Richtung des Gehäusedeckels 10 und eine Komponente in Drehrichtung des Laufrades 6 aufweist. Die Unterbrecherkante 70 und die Auslasskante 64 verlaufen jedoch nicht parallel sondern sind unter einem Winkel zueinander angeordnet, wobei für die Auslasskante 64 die Komponente in Drehrichtung größer ist als für die Unterbrecherkante 70. Dabei ist zu beachten, dass bei größerem Abstand zwischen den Förderschaufeln 24 des Laufrades 6 auch der eingeschlossene Winkel zwischen der Unterbrecherkante 70 und der Auslasskante 64 größer gewählt werden sollte.In addition to this particular shape of the
Zusätzlich schließt sich in Drehrichtung des Laufrades 6 an die erste Ausnehmung 68 eine zweite Ausnehmung 72 an, welche eine geringere Tiefe von etwa 1 mm aufweist als die erste Ausnehmung 68. Die zweite Ausnehmung 72 erstreckt sich von der Unterbrecherkante 70 etwa aus halber Höhe der Wand 36 schräg nach oben in Richtung des Gehäusedeckels 10. Der Ausgangspunkt dieser Ausnehmung 72 liegt somit etwa in Höhe des Umfangsringes 26 des Laufrades 6, so dass er im Bereich des Wirbelkanals ausgebildet ist, zu dem der zweite Förderkanal 14 im Gehäusedeckel 10 gehört. Die Ausnehmung 72 wird durch die schräge Ausbildung in Richtung des Einlasses 8 stetig kleiner und weist eine Umfangslänge auf, die etwa dem 5-fachen des Abstandes zweier Förderschaufeln 24 entspricht.In addition, in the direction of rotation of the
Betrachtet man die Bewegung einer einzelnen zum Gehäusedeckel 10 gewandten Tasche 28 im Bereich des Auslasses 22, welche aufgrund der Anordnung des Einlasses 8 eine höhere Füllung aufweist als die axial gegenüberliegende Tasche 28, so überstreicht diese zunächst mit ihrer radial innen liegenden Kante den Unterbrechungsbereich 32 des Gehäusedeckels 10. Bei weiterer Drehung des Laufrades 6 wird die Tasche 28 von innen nach außen durch den Unterbrechungsbereich 32 abgedeckt, so dass nur ein deutlich verringerter Anteil der Luft in die Tasche 28 zurückströmen kann. Bevor die Tasche 28 vollständig durch den Unterbrechungsbereich 32 abgedeckt wird, erreicht die Tasche 28 die Auslassöffnung 58, so dass die verdichtete Luft ausströmen kann. Mit dem Erreichen des Endes des Förderkanals 14 ist jedoch noch komprimierte Luft in der Tasche 28 des Laufrades 4 vorhanden, welche die Tasche 28 an ihrer radialen Außenkante verlässt. Der Geschwindigkeitsvektor dieser Restluft hat eine Komponente nach radial außen, eine Komponente in Drehrichtung des Laufrades 6 sowie eine Komponente in Richtung zum Gehäusedeckel 10. Dabei entspricht die Komponente der Luftströmung in Umfangsrichtung im Wesentlichen der Geschwindigkeitskomponente des Laufrades 6. Daraus folgt, dass aufgrund der gewählten maximalen Erstreckung der Auslassöffnung 62 in Drehrichtung die aus der Tasche 28 ausströmende Luft nicht gegen die Auslasskante 64 der Auslassöffnung 62 in Form eines Druckstoßes anschlägt, sondern in den Auslass 22 strömt.If one observes the movement of a
Die hinter der Auslassöffnung 62 ausströmende Luft schlägt ebenfalls nicht sofort gegen den Unterbrechungsbereich 34 an der radialen Wand 36 sondern strömt in die Ausnehmung 68, wo zumindest eine geringfügige Entspannung durch Verwirbelung der in die Ausnehmung 68 gelangenden Luft statt. Der Winkel wird so gewählt, dass weder der über die gesamte Höhe der Tasche 28 gleichzeitig ausgestoßene Luftstrom die Unterbrecherkante 70 zum gleichen Zeitpunkt erreicht noch der über die gesamte Breite gleichzeitig ausgestoßene Luftstrom. Gleichzeitig wird der Entspannungsweg für die vorhandene Restluft größer. So können Druckstöße zusätzlich verringert werden.The air flowing out behind the outlet opening 62 likewise does not strike immediately against the interruption area 34 on the
Bei geschlossenem Auslassventil entstehen jedoch weiter im Bereich des Auslasses 22 Druckpulsationen, die bis im Einlass 8 zu unerwünschten Geräuschen führen, falls nicht die zweite Ausnehmung 72 zusätzlich ausgebildet ist. Durch diese zweite Ausnehmung 72 werden die durch den Verschluss des Auslasses 22 verstärkten Pulsationen durch zusätzliche Wirbelbildung im Bereich der Ausnehmung 72 abgebaut. Die nach radial außen strömende Luft erhält zusätzliche Ausströmquerschnitte, die einen Abbau von Druckspitzen gewährleisten, ohne dass bei geöffnetem Ventil ein Druckverlust durch Überströmungen zum Einlass 8 die Folge wäre.When the outlet valve is closed, however, pressure pulsations continue to arise in the area of
In Drehrichtung des Laufrades 6 ist vor dem Einlass 8 eine weitere Ausnehmung 74 ausgebildet, welche sich von einer Oberkante des Unterbrechungsbereiches 32 in Richtung zum Einlass 8 erstreckt. Die Ausnehmung 74 ist dabei so ausgeführt, dass ihre Tiefe in Richtung zum Einlass 8 und nach radial außen stetig wächst und zwar etwa bis zu einer Tiefe, die der Tiefe des Förderkanals 14 entspricht. Die Breite der Ausnehmung 74 entspricht in einem ersten Bereich zunächst etwa der Breite des Förderkanals 14 beziehungsweise der radialen Ausdehnung der Förderschaufeln 24, wobei in einem Bereich kurz vor dem Einlass 8 die radiale Begrenzungskante 78 der Ausnehmung 74 in Drehrichtung des Laufrades 6 nach radial innen abgewinkelt ist, so dass sich die Breite geringfügig verringert. Die Ausnehmung 74 erstreckt sich über eine Länge, die etwa dem 2,5-fachen des Abstandes zweier aufeinander folgender Förderschaufeln 24 des Laufrades 6 entspricht.In the direction of rotation of the
Der Einlass 8 weist zur Erhöhung des Fördervolumens einen Durchmesser auf, der größer ist als die Breite des Förderkanals 14, wobei eine Innenkante des Einlasses 8 auf einem gleichen Radius angeordnet ist wie eine Innenkante des Förderkanals 14, so dass das Deckelteil 10 am Einlass 8 einen größeren Umfang aufweist als in den übrigen Bereichen. Zusätzlich ist eine Vorderkante 76, die die Schnittlinie des Unterbrechungsbereiches 32 mit der Ausnehmung 74 bildet, bogenförmig ausgebildet, so dass die Förderschaufeln 24 des Laufrades 6 die Ausnehmung 74 zunächst im radial außen liegenden Bereich und anschließend im radial inneren Bereich überstreichen. An der zur Ausnehmung 74 weisenden Seite wird der Einlass durch eine gerade Wand 80 begrenzt, die zu den Förderschaufeln 26 derart angeordnet ist, dass ein Winkel von 10-20° zwischen der Wand 80 und dem nach außen weisenden Ende der Förderschaufeln 24 ausgebildet ist. Somit überstreicht zunächst der radial außen liegende Teil jeder Förderschaufel 24 den Einlass 8.In order to increase the delivery volume, the
Die hinter dem Auslass 22 in den Taschen 28 verbliebene und verdichtete Luft, die über den Unterbrechungsbereich 32 geführt wird, wird mit Erreichen der Ausnehmung 74 und des stetig größeren zur Verfügung stehenden Raumes langsam entspannt, wobei mit Erreichen des Einlasses 8 eine vollständige Entspannung eintritt. Der jeweils zusätzlich zur Verfügung stehende Raum wird von außen nach innen erweitert, also beginnend vom Bereich höchster Luftgeschwindigkeit und Verdichtung startend.The compressed air remaining in the
Der tatsächliche Unterbrechungsbereich, also der Abstand zwischen dem in Drehrichtung gesehen hinteren Ende der Ausnehmung 72 und dem vorderen Ende der Vorderkante 76 der Ausnehmung 74 beträgt etwa dem 1,5-fachen des Abstandes zweier Förderschaufeln 24 des Laufrades 6 zueinander. Vor allem bei geschlossenem Auslassventil können durch eine derartige Ausbildung Druckspritzen, die zu unerwünschten Geräuschen führen, abgebaut werden, jedoch ohne einen zu hohen Förderdruckverlust bei geöffnetem Ventil zur Folge zu haben. Stattdessen können bei geschlossenem Ventil sehr gute Ergebnisse sowohl bezüglich der Emissionen als auch der erreichbaren Drücke erzielt werden.The actual interruption area, i.e. the distance between the rear end of the recess 72 as seen in the direction of rotation and the front end of the
Das beschriebene Seitenkanalgebläse zeichnet sich somit durch eine deutliche Verringerung der Geräuschemissionen im Vergleich zu bekannten Seitenkanalgebläsen aus. Gleichzeitig wird eine hohe Förderrate erreicht. Es sollte jedoch deutlich sein, dass verschiedene Modifikationen des im Ausführungsbeispiel beschriebenen Seitenkanalgebläses möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen.The side channel blower described is thus distinguished by a significant reduction in noise emissions compared to known side channel blowers. At the same time, a high delivery rate is achieved. However, it should be clear that various modifications of the side channel blower described in the exemplary embodiment are possible without departing from the scope of protection of the main claim.
Claims (8)
- A side channel blower, in particular a secondary air blower for an internal combustion machine, comprising
a housing (2), in which a substantially tangential outlet (22) is formed,
a housing cover (10), in which an axial inlet (8) is formed,
two conveying ducts (12, 14) through which the inlet (8) is in fluid communication with the outlet (22),
an impeller (6) which is adapted to be driven by a drive unit (4), is rotatably supported in the housing (2) and comprises conveying blades (24) that cooperate with the conveying ducts (12, 14),
and an interruption region (30, 32, 34) between the outlet (22) and the inlet (8), in which region the conveying ducts (12, 14) are interrupted in the circumferential direction,
wherein, seen in the rotational direction of the impeller (6), a first recess (68) is formed in the radially limiting wall (36) of the interruption region (34) downstream of the outlet (22), which region interrupts a radially outward connection region (37) between the two conveying ducts (12, 14),
characterized in that
further recesses (72, 74) are respectively formed in the interruption region (32, 34) before the inlet (8) and after the outlet (22), the smallest distance therebetween being 0.5 to 3 times the distance between two conveying blades (24). - The side channel blower, in particular a secondary air blower for an internal combustion machine, of claim 1, characterized in that the smallest distance between the recesses (72, 74) before the inlet (8) and after the outlet (22) is 1.5 times the distance between two conveying blades (24).
- The side channel blower, in particular a secondary air blower for an internal combustion machine, of one of claims 1 or 2, characterized in that, seen in the direction of rotation, a second recess (72) adjoins the first recess (68) in the radially limiting wall (36) of the interruption region (34), the depth thereof being less than that of the first recess (68).
- The side channel blower, in particular a secondary air blower for an internal combustion machine, of one of the preceding claims, characterized in that the second recess (72) extends in the radially limiting wall (36) of the interruption region (34) over the height of the conveying duct (14) partly formed in the housing cover (10), the height of the second recess (72) constantly decreasing towards the inlet (8).
- The side channel blower, in particular a secondary air blower for an internal combustion machine, of one of the preceding claims, characterized in that the recess (74) formed upstream of the inlet (8), seen in the rotational direction of the impeller (8), at the interruption region (32), is in fluid communication with the inlet (8), the depth of the recess (74) constantly increasing from the upper edge of the interruption region (32) facing the impeller (6) to the inlet (8).
- The side channel blower, in particular a secondary air blower for an internal combustion machine, of claim 5, characterized in that the width of the recess (74) before the inlet (8) substantially corresponds to the radial extension of the conveying blades (24).
- The side channel blower, in particular a secondary air blower for an internal combustion machine, of one of claims 5 or 6, characterized in that the depth of the recess (74) constantly increases radially outward up to a limiting edge of the recess (74).
- The side channel blower, in particular a secondary air blower for an internal combustion machine, of claim 7, characterized in that, before the inlet (8), the limiting edge (78) of the recess (74) has a first portion in which the width of the recess (74) substantially corresponds to the radial extension of the conveying blades (24), and has an adjoining second portion that is angled radially inward with respect to the first portion, seen in the rotational direction of the impeller (8).
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