WO2012041625A1 - Seitenkanalgebläse, insbesondere sekundärluftgebläse für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Seitenkanalgebläse, insbesondere sekundärluftgebläse für eine verbrennungskraftmaschine Download PDF

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WO2012041625A1
WO2012041625A1 PCT/EP2011/065053 EP2011065053W WO2012041625A1 WO 2012041625 A1 WO2012041625 A1 WO 2012041625A1 EP 2011065053 W EP2011065053 W EP 2011065053W WO 2012041625 A1 WO2012041625 A1 WO 2012041625A1
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WO
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recess
inlet
impeller
outlet
internal combustion
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PCT/EP2011/065053
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Berthold Herrmann
Rainer Peters
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Pierburg Gmbh
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • 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
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    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • 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 sokanalgebiäse, in particular secondary air blower for an internal combustion engine with a housing in which a substantially tangential outlet is formed, a housing cover in which an axial inlet is formed, at least one conveying channel, via which the inlet is fluidly connected to the outlet an impeller which is drivable via a drive unit, rotatably supported in the housing and has delivery blades, which cooperate with the at least one conveyor channel, and an interruption area between the outlet and the inlet, wherein the at least one conveyor channel is interrupted in the circumferential direction, wherein In the direction of rotation of the impeller behind the outlet at the radially delimiting wall of the interruption region, a first recess is formed.
  • DE 10 2008 24 741 B4 proposes a side air duct for secondary air supply in which a recess in front of the inlet is formed in a housing cover of the housing in the direction of rotation of the impeller, which recess grows steadily toward the inlet and has a width has, which corresponds substantially to the width of the conveying channel.
  • a side channel fan is known from DE 10 2009 006 652 A1, which likewise has a housing part with a delivery channel and a housing cover with a second delivery channel formed on the side of the first delivery channel opposite the impeller.
  • a side channel fan is known from DE 10 2009 006 652 A1, which likewise has a housing part with a delivery channel and a housing cover with a second delivery channel formed on the side of the first delivery channel opposite the impeller.
  • an additional recess is formed behind the outlet in the direction of rotation of the impeller.
  • the second AusOSE extends over the height of the partially formed in the housing cover conveyor channel in the radially delimiting wall of the interruption area, wherein the height of the second recess towards the inlet decreases steadily. So 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, fluidly connected to the inlet, wherein the depth of the recess from the impeller facing the upper edge of the interruption area to the inlet steadily grows.
  • the width of the Ausappel before the inlet substantially corresponds the radial extent of the delivery blades, thereby avoiding undesirable turbulence at the inlet.
  • the depth of the recess grows radially outward to a boundary edge of the recess steadily, so that in areas of higher velocities of the air more expansion cross-section is available.
  • the boundary edge of the recess in front of the inlet has a first region in which the width of the recess substantially corresponds to the radial extent of the conveying blades and has a second region adjoining the first region in the direction of rotation of the impeller radially angled inside.
  • FIG. 1 shows a side view of a side channel blower according to the invention in a sectional illustration.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the housing of the side channel blower of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the housing cover of the side channel blower of FIG. 1.
  • Figure 4 shows a head view in the direction of the housing cover in a sectional view through the housing.
  • the sokanaigebiäse shown in Figure 1 consists of a housing 2 and a rotatably mounted in the housing 2 and driven by a drive unit 4 impeller 6, for example for the promotion of air.
  • the air passes through an axial Einiass 8, which is formed in a housing cover 10, in the interior of the side channel blower.
  • the impeller 6 is arranged between the housing cover 10 and the housing 2 and has on its circumference beneficiaschaufein 24, which are curved, wherein the total extension direction, ie a compound of the foot region with the radially outer end region extends substantially radially to the center of the impeller ,
  • the conveyor blades 24 are divided by a radially extending peripheral ring 26 in a first row axially opposite to the first conveyor channel 12 and a second row axiai 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 delivery channels 12, 14 is slightly larger than the outer diameter of the impeller 6, so that a fluidic connection between the two delivery channels 12, 14th outside the outer periphery of the impeller 6, so that an exchange of air between the two delivery channels 12, 14 can take place.
  • 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 regions 30, 32 are arranged between the inlet 8 and the outlet 22 on the housing cover 10 and on the housing 2, which interrupt the conveying channels 12, 14 that in the interruption areas 30, 32 axially opposite to the conveying blades 24 of the impeller 6 as small as possible gap is present.
  • a working in the radial direction Ünterbrechungs Society 34 is formed on a radially limiting wall 36 of the housing 2, which interrupts a radially outer connection region 37 between the two conveying channels 12, 14.
  • the delivery channels 12, 14 arranged in the housing 2 and in the housing cover 10 have a substantially constant width and, with the exception of the interruption regions 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 delivery channel 12 to the end of the delivery channel 12 or to the outlet 22 and then via the interruption region 30 back to the beginning of the delivery channel 12, which is opposite to the inlet 8
  • the impeller 6 in a clockwise direction is rotated, ie 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 FIG. 3 is fastened by screws to the housing 2, which are inserted through corresponding bores 38, which are formed on the housing cover 10 on radially outwardly extending projections 40.
  • On two of these projections 40 are additionally small, axially extending bolts 42, which serve for the prefixing of the housing cover 10 on the housing 2, on which corresponding holes 44 are formed, which can be seen in Figure 2.
  • a groove 48 is formed, in which a sealing ring 50 is inserted for sealing between the housing cover 10 and the housing 2, which is held in the groove 48 via lugs 52.
  • the housing cover 10 Radially in front of a wall 54 of the conveying channel 14, an annular web 56 is formed, which engages after assembly of the fan in a corresponding groove 58 of the impeller 6, whereby a seal from the conveying channel 14 in the direction of 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 delivery channels 12, 14 are formed in the housing cover 10 and in the housing 2 in such a way that they extend in the area in front of the outlet 22 in the tangential direction instead of the outlet 22 in the circumferential direction.
  • the width of the conveying channels 12, 14 is less than the width of the outlet 22, so that it is initially flown by the conveying channels 12, 14 only over its radially outer region.
  • An outlet opening 62 which leads through the radially delimiting wall 36 of the housing 2 and the interior of the fan with the outlet 22nd is formed such that in the direction of rotation of the impeller 6, the outlet opening 62 extends into the interruption regions 30, 32 of the Gezzausetefle 2, 10, as can be seen in Figure 2.
  • an outlet edge 64 which extends the outlet opening 62 limited in the direction of rotation of the impeller 4, from an inner edge 66 of the conveyor channel 12 in the housing 2 on the wall 36 obliquely upward, so with an axial component in the direction of the Gescousedeckeis 10 and a component in the direction of rotation of the impeller 6.
  • a first recess 68 is formed immediately behind the outlet opening 62 at the interruption region 34 of the radially delimiting wall 36.
  • This first recess 68 is bounded by a breaker edge 70 in the direction of rotation of the impeller 6, which also extends from the bottom of the housing 2 obliquely upwards, so having an axial component in the direction of the housing cover 10 and a component in the direction of rotation of the impeller 6.
  • the interrupt edge 70 and Ausiasskante 64 are not parallel but are arranged at an angle to each other, for the Austasskante 64, the component in the direction of rotation is greater than for the breaker edge 70. It should be noted that with a larger distance between the blades 24 of the Impeller 6 and the included angle between the interrupt edge 70 and the outlet edge 64 should be selected larger.
  • a second recess 72 connects, which has a smaller Depth of about 1 mm than the first recess 68.
  • the second recess 72 extends from the breaker 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 equal to the peripheral ring 26 of the impeller 6, so that it is formed in the region of the swirl duct to which the second delivery channel 14 in the housing cover 10 belongs.
  • the recess 72 is steadily smaller by the oblique formation in the direction of the inlet 8 and has a circumferential length which corresponds approximately to 5 times the distance between two conveying blades 24.
  • the velocity 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, while the component of the air flow in the circumferential direction substantially corresponds to the speed component of the impeller 6. It follows that due to the selected maximum extent of the outlet opening 62 in the direction of rotation of the bag 28th outflowing air does not abut against the outlet edge 64 of the Ausiassö réelle 62 in the form of a pressure surge, but flows into the outlet 22.
  • the air flowing out behind the outlet opening 62 also does not strike immediately against the interruption region 34 on the radial wall 36 but flows into the recess 68, where at least a slight relaxation takes place by turbulence of the air entering the recess 68.
  • the Winkei is chosen so that neither the simultaneously over the entire height of the bag 28 ejected air flow reaches the breaker edge 70 at the same time still reached over the entire width simultaneously ejected air flow.
  • the expansion path for the existing residual air increases. So pressure surges can be additionally reduced.
  • the outlet valve is closed, however, pressure pulsations continue to develop in the region of the outlet 22, leading to unwanted noise in the inlet 8, unless the second recess 72 is additionally formed.
  • this second recess 72 By means of this second recess 72, the pulsations amplified by the closure of the outlet 22 are reduced by additional vortex formation in the region of the recess 72.
  • the radially outward flowing air receives additional Ausströmqueritese that ensure a reduction of pressure peaks, without a pressure loss by overflows to the inlet 8 would result when the valve is open.
  • a further recess 74 is formed in front of the inlet 8, which extends from an upper edge of the interruption area 32 in the direction of the inlet 8.
  • the recess 74 is designed so that its depth in the direction of the inlet 8 and radially outwardly grows steadily and approximately to a depth corresponding to the depth of the conveying channel 14.
  • the width of the Ausappel 74 corresponds initially in a first region about the width of the delivery channel 14 and the radial extent of the Conveyor blades 24, wherein in a region shortly before the inlet 8, the radial boundary edge 78 of the recess 74 is angled radially inwardly in the direction of rotation of the impeller 6, so that the width is slightly reduced.
  • the recess 74 extends over a length which corresponds approximately to 2.5 times the distance between two successive conveying blades 24 of the impeller 6.
  • the inlet 8 has to increase the delivery volume to a diameter which is greater than the width of the conveying channel 14, wherein an inner edge of the inlet 8 is arranged at an equal radius as an inner edge of the conveying channel 14, so that the cover part 10 at the inlet 8 a larger scale than in the other areas.
  • a front edge 76 which forms the line of intersection of the interruption region 32 with the recess 74, formed arcuate, so that the conveying blades 24 of the impeller 6, the recess 74 initially in the radially outer region and then in the radially inner region.
  • the inlet is bounded by a straight wall 80 which is disposed to the conveyor blades 26 such 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 delivery blade 24 passes over the inlet 8.
  • the additionally available space is extended from outside to inside, starting from the highest air speed and compression area.
  • the actual interruption range ie the distance between the rear end of the recess 72 seen in Drehrlchtuhg and the front end of the front edge 76 of the recess 74 is approximately 1.5 times the distance between two impeller blades 24 of the impeller 6 to each other.
  • the described side channel blower is thus characterized by a significant reduction in noise emissions compared to known side channel blowers. At the same time, a high delivery rate is achieved.

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Abstract

Es sind Seitenkanalgebläse mit Vorrichtungen zur Minimierung von Geräuschemissionen bekannt, welche jedoch bei geschlossenem Regelventil nicht ausreichend Geräusche reduzieren. Es wird daher ein Seitenkanalgebläse vorgeschlagen, bei dem vor dem Einlass (8) und hinter dem Auslass (22) jeweils weitere Ausnehmungen (72, 74) im Unterbrechungsbereich (32, 34) ausgebildet sind, deren kleinster Abstand zueinander dem 0,5 bis 3-fachen des Abstandes zweier Förderschaufeln (26) zueinander entspricht. Durch eine derartige Ausführung wird eine weitere Geräuschreduzierung auch bei geschlossenem Regelventil erreicht, ohne den Maximalförderstrom zu reduzieren.

Description

B E S C H R E I B U N G Seitenkanalgebiäse, insbesondere Sekundärluftgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Seitenkanalgebiäse, 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, zumindest einem Förderkanal, über den 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 dem zumindest einen Förderkanal zusammenwirken, und einem Unterbrechungsbereich zwischen dem Auslass und dem Einlass, in dem der zumindest einem Förderkanal in Umfangsrichtung unterbrochen ist, wobei in Drehrichtung des Laufrades hinter dem Auslass an der radial begrenzenden Wand des Unterbrechungsbereiches eine erste Ausnehmung ausgebildet Ist.
Seitenkanalgebiäse oder -pumpen sind allgemein bekannt und werden fn 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 Wirbeiströmung entsteht Es sind Seitenkanalgebläse bekannt, bei denen lediglich ein Förderkanal an einer axialen Seite des Laufrades in einem Gehäuseteif 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.
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.
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.
Um diese Geräuschemissionen zu verringern, wird in der DE 10 2008 24 741 B4 ein Seiten kanaigebiäse zur Sekundärluftzuführung vorgeschlagen, bei dem in einem Gehäüsedeckel des Gehäuses In Drehrichtung des Laufrades eine Ausnehmung vor dem Einlass ausgebildet ist, welche zum Einlass hin stetig wächst und eine Breite aufweist, die im Wesentlichen der Breite des Förderkanals entspricht.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2009 006 652 AI ein Seitenkanaigebläse bekannt, welches ebenfalls ein Gehäuseteil mit einem Förderkanal und ein Gehäusedeckel mit einem an der zum Laufrad entgegengesetzten Seite des ersten Förderkanals ausgebildeten zweiten Förderkanal aufweist. An der radial begrenzenden Wand des Unterbrechungsbereiches zwischen dem Einlass und dem Auslass ist in Drehrichtung des Laufrades hinter dem auslass eine zusätzliche Ausnehmung ausgebildet.
Beide Maßnahmen führen zwar zu einer erheblichen Geräuschreduzierung, jedoch bleiben unerwünschte Geräuschemissionen beim Fördern gegen ein geschlossenes Regeiventil, also bei maximalem Gegendruck in den Förderkammern.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Seitenkanaigebläse zu schaffen, mit dem die auftretenden Geräusche auch bei geschlossenem Ventil deutlich reduziert werden können.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst. Vor dem Einlass und hinter dem Auslass sind jeweils wettere 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. 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. 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.
In einer weiterführenden Ausführung erstreckt sich die zweite Ausnehm ung 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.
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. In einer hierzu weiterführenden vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Breite der Ausnehm ung vor dem Einlass im Wesentlichen der radialen Ausdehnung der Pörderschaufeln, wodurch unerwünschte Verwirbelungen am Einlass vermieden werden.
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.
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.
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.
Ein Ausführungsbeispiei eines erfindungsgemäßen Seitenkanalgebläses ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Seitenkanalgebläses in geschnittener Darstellung«
Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Gehäuses des Seitenkanalgebläses der Figur 1.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Gehäusedeckels des Seitenkanalgebläses der Figur 1. Figur 4 zeigt eine Kopfansicht in Richtung des Gehäusedeckeis in geschnittener Darstellung durch das Gehäuse. Das in Figur 1 dargestellte Seitenkanaigebiäse besteht aus einem Gehäuse 2 sowie einem im Gehäuse 2 drehbar gelagerten und über eine Antriebseinheit 4 angetriebenen Laufrad 6, beispielsweise zur Förderung von Luft. Die Luft gelangt über einen axialen Einiass 8, der in einem Gehäusedeckel 10 ausgebildet ist, in das Innere des Seitenkanalgebläses.
Vom Einiass 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. Das Laufrad 6 ist zwischen dem Gehäusedeckel 10 und dem Gehäuse 2 angeordnet und weist an seinem Umfang Förderschaufein 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 axiai 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 Förderkanäfe 12, 14 erhöht wird.
Um eine möglichst gute Förderleistung und Druckerhöhung zu erlangen, ist der axiale Einiass 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 Einiass 8 zum Auslass 22 zu unterbinden, sind zwischen dem Einiass 8 und dem Ausiass 22 Unterbrechungsbereiche 30, 32 am Gehäusedeckel 10 und am Gehäuse 2 angeordnet, die die Förderkanäie 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 Ünterbrechungsbereich 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 den Figuren 2 und 3 ist zu erkennen, dass die im Gehäuse 2 und im Gehäusedeckel 10 angeordneten Förderkanäle 12, 14 eine im Wesentlichen konstante Breite aufweisen und sich mit Ausnahme der Unterbrechungsbereiche 30, 32 über den Umfang des Gehäusedeckels 10 und des Gehäuses 2 erstrecken. Bei der in Figur 2 gewählten Ansicht dreht sich somit das Laufrad 6 entgegen dem Uhrzeigersinn vom Anfang des Förderkanals 12 bis zum Ende des Förderkanals 12 beziehungsweise bis zum Auslass 22 und anschließend über den Unterbrechungsbereich 30 wieder zum Anfang des Förderkanals 12, der dem Einiass 8 gegenüberliegt, während In Figur 3 das Laufrad 6 im Uhrzeigersinn gedreht wird, also vom Einlass 8 über den Förderkanal 14 und den Unterbrechungsbereich 32 wieder zum Einlass 8.
Oer Gehäusedeckel 10 gemäß der Figur 3 wird über Schrauben am Gehäuse 2 befestigt, welche durch entsprechende Bohrungen 38 gesteckt werden, die an sich nach radial außen erstreckenden Vorsprüngen 40 am Gehäusedeckel 10 ausgebildet sind. An zweien dieser Vorsprünge 40 befinden sich zusätzlich kleine, sich axial erstreckende Bolzen 42, welche zur Vorfixierung des Gehäusedeckels 10 auf dem Gehäuse 2 dienen, an dem entsprechende Bohrungen 44 ausgebildet sind, die in Figur 2 zu erkennen sind.
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.
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. 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 Gehäusetefle 2, 10 erstreckt, wie in Figur 2 zu erkennen Ist In der hier gezeigten Ausführungsform erstreckt sich eine Ausfasskante 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 Gehäusedeckeis 10 und einer Komponente in Drehrichtung des Laufrades 6. Der Winkel dieser Schräge sollte dabei so gewählt werden, dass die Komponente in Umfangsrlchtung über die Höhe der Auslassöffnung 62 zumindest dem Abstand zwischen zwei Förderschaufeln 24 entspricht. 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 Ausiasskante 64 verlaufen jedoch nicht parallel sondern sind unter einem Winkel zueinander angeordnet, wobei für die Austasskante 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.
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 Wirbeikanals 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.
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 Ausiassöffnung 62 in Form eines Druckstoßes anschlägt, sondern in den Auslass 22 strömt.
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 Winkei 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. 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. In Drehrichtung des Laufrades 6 ist vor dem Einlass 8 eine weitere Ausnehm ung 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 Ausnehm ung 74 entspricht in einem ersten Bereich zunächst etwa der Breite des Förderkanais 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.
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 welsenden Seite wird der Einlass durch eine gerade Wand 80 begrenzt, die zu den Förderschaufefn 26 derart angeordnet Ist, dass ein Winkel von 10-20° zwischen der Wand 80 und dem nach außen weisenden Ende der Förderschaufefn 24 ausgebildet ist. Somit überstreicht zunächst der radial außen liegende Teil jeder Förderschaufel 24 den Einlass 8.
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. Der tatsächliche Unterbrechungsbereich, also der Abstand zwischen dem in Drehrlchtuhg 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.
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, däss verschiedene Modifikationen des im Ausführungsbeispiei beschriebenen Seitenkanalgebläses möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. So kann es sich insbesondere um eine Pumpe mit nur einem Settenkanaf handein oder der Einlass und Auslass können modifiziert ausgestaltet sein.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Seitenkanaigebläse, insbesondere Sekundärluftgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine mit
einem Gehäuse (2), in dem ein im Wesentlichen tangentialer Auslass (22) ausgebildet ist,
einem Gehäusedeckel (10), in dem ein axialer Einiass (8) ausgebildet ist,
zumindest einem Förderkanal (12, 14), über den der Einiass (8) mit dem Auslass (22) ftuidisch verbunden ist,
einem Laufrad (6), weiches über eine Antriebseinheit (4) antreibbar Ist, drehbar im Gehäuse (2) gelagert ist und Förderschaufein (24) aufweist, die mit dem zumindest einen Förderkanal (12, 14) zusammenwirken,
und einem Unterbrechungsbereich (30, 32, 34) zwischen dem Auslass (22) und dem Einlass (8), in dem der zumindest eine Förderkanal (12, 14) in Umfangsrichtung unterbrochen ist,
wobei in Drehrichtung des Laufrades (6) hinter dem Auslass (22) an der radial begrenzenden Wand (36) des Unterbrechungsbereiches (34) eine erste Ausnehmung (68) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor dem Einiass (8) und hinter dem Auslass (22) jeweils weitere Ausnehmungen (72, 74) im Unterbrechungsbereich (32, 34) ausgebildet sind, deren kleinster Abstand zueinander dem 0,5 bis 3- fachen des Abstandes zweier Förderschaufeln (26) zueinander entspricht.
2. Seitenkanaigebläse, insbesondere Sekundärluftgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der kleinste Abstand der Ausnehmungen (72, 74) vor dem Einlass (8) und hinter dem Auslass (22) dem 1,5-fachen des Abstandes zweier Förderschaufeln (26) zueinander entspricht.
3. Seitenkanalgebiäse, insbesondere Sekundärlüftgebiäse für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
sich an die erste Ausnehmung (68) in der radial begrenzenden Wand (36) des Unterbrechungsbereiches (34) in Drehrichtung eine zweite Ausnehmung (72) anschließt, deren Tiefe geringer ist ais die der ersten Ausnehm ung (68).
4. Seitenkanalgebiäse, insbesondere Sekundärluftgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die zweite Ausnehmung (72) über die Höhe des teilweise im Gehäusedeckei (10) ausgebildeten Förderkanals (14) in der radial begrenzenden Wand (36) des Unterbrechungsbereiches (34) erstreckt, wobei die Höhe der zweiten Ausnehmung (72) in Richtung zum Einlass (8) hin stetig abnimmt.
5. Seitenkanalgebiäse, insbesondere Sekundärlüftgebiäse für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmung (74), weiche in Drehrichtung des Laufrades (6) vor dem Einiass (8) am Unterbrechungsbereich (32) ausgebildet ist, flüidisch mit dem Einiass (8) verbunden ist, wobei die Tiefe der Ausnehmung (74) von der dem Laufrad (6) zugewandten Oberkante des Unterbrechungsbereiches (32) zum Einlass (8) hin stetig wächst.
6. Seitenkanalgebläse, insbesondere Sekundärluftgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Breite der Ausnehmung (74) vor dem Einiass (8) im Wesentlichen der radialen Ausdehnung der Förderschaufeln (26) entspricht 7. Seitenkanalgebläse, insbesondere Sekundärluftgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Tiefe der Ausnehmung (74) nach radial außen bis zu einer Begrenzungskante der Ausnehmung (74) stetig wächst. 8. Seitenkanalgebläse, insbesondere Sekundärluftgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Begrenzungskante (78) der Ausnehmung (74) vor dem Einiass (8) einen ersten Bereich aufweist, in dem die Breite der Ausnehm ung (74) im Wesentlichen der radialen Erstreckung der Förderschaufeln (26) entspricht und einen daran anschließenden zweiten Bereich aufweist, der zum ersten Bereich in Drehrichtung des Laufrades (6) nach radial innen abgewinkelt Ist.
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