WO2014067704A1

WO2014067704A1 - Strömungsmaschine in einem kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2014067704A1
Application number: PCT/EP2013/069341
Authority: WO
Inventors: Peter Köppler
Original assignee: Continental Automotive Gmbh
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2014-05-08

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Strömungsmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb 2 und einer Pumpstufe 4, wobei die Pumpstufe 4 mindestens zwei Laufräder 6, 7 besitzt, die in einem Gehäuse 5 mit einem Einlass 12 und einem Auslass 13 angeordnet sind. Die Strömungsmaschine besitzt Mittel zum Umschalten der Fluidführung in der Pumpstufe 4, welche ein paralleles oder sequentielles Durchströmen der Laufräder 6, 7 ermöglicht.

Description

Beschreibung

Strömungsmaschine in einem Kraftfahrzeug

Gegenstand der Erfindung ist eine Strömungsmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und einer Pumpstufe, wobei die Pumpstufe mindestens zwei Laufräder besitzt, die in einem Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass an^¬ geordnet sind.

Derartige Strömungsmaschinen dienen zum Fördern von flüssigen oder gasförmigen Fluiden, wie Kraftstoff oder Luft. Die Laufräder besitzen Schaufeln, denen gegenüberliegend im Gehäuse angeordnete Förderkanäle zugeordnet sind. Solche Strömungsma^¬ schinen werden bei der Förderung von flüssigen Fluiden auch als Peripheral- oder Seitenkanalpumpen und bei der Förderung von gasförmigen Fluiden als Radialgebläse bzw. Sekundärluft^¬ pumpen bezeichnet. Letztere werden zur Abgasnachbehandlung benutzt, indem die Sekundärluftpumpe Luft in den Abgastrakt zwischen Verbrennungsmotor und dem Katalysator einspeist. Die Strömungsmaschine muss dazu einen ausreichenden Volumenstrom mit einem ausreichenden Druck bereitstellen. Um eine ausreichend hohe Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass zu erreichen, ist ein Pumpkanal mit entsprechender Länge erforderlich. Das kann dadurch erreicht werden, dass das Laufrad einen entsprechend großen Durchmesser aufweist. So^¬ fern der zur Verfügung stehende Bauraum ein Laufrad mit einem derart großen Durchmesser nicht erlaubt, ist es bekannt, zwei Laufräder geringeren Durchmessers zu verwenden, die hintereinander in Reihe geschaltet sind. Nachteilig hierbei ist, dass hierdurch der Volumenstrom nicht erhöht werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strö^¬ mungsmaschine zu schaffen, die eine hohe Druckdifferenz als auch einen großen Volumenstrom erzeugen kann. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass Mittel zum Umschalten der Fluidführung in der Pumpstufe vorgesehen sind, welche ein paralleles oder sequentielles Durchströmen der Laufräder ermöglicht .

Durch das Umschalten der Fluidführung wird ein Umschalten der Betriebsart erreicht. So kann die Strömungsmaschine mit pa^¬ ralleler und/oder sequentieller Betriebsweise betrieben werden, wobei mit sequentiell die Reihenschaltung mindestens zweier Laufräder bedeutet. Durch das Umschalten zwischen den beiden Betriebsarten ermöglicht einen universellen Einsatz der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine. Zum anderen kann die Strömungsmaschine im Einsatz an unterschiedliche Anforderun^¬ gen durch das Umschalten angepasst werden, so dass je nach Anforderung die Strömungsmaschine bei einem bestimmten Druck einen größeren Volumenstrom oder einen Volumenstrom mit höherer Druckdifferenz liefert. Aufgrund dieser Ausgestaltung lässt sich die erfindungsgemäße Strömungsmaschine kompakter ausführen, so dass sie einen geringeren Bauraum erfordert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Ventile als Mittel zum Umschalten vorgesehen. Der Vorteil besteht darin, dass Ventile kompakt aufgebaut sind und daher wenig Bauraum erfor^¬ dern . Eine besonders platzsparende Anordnung der Ventile ist gege^¬ ben, wenn mindestens je ein Ventil im Bereich des Einlasses und des Auslasses vorgesehen ist.

Eine weitere Verringerung des erforderlichen Bauraumes wird erreicht, wenn die Ventile räumlich nebeneinander angeordnet sind .

In einer weiteren Ausgestaltung lassen sich die Ventile besonders kostengünstig und platzsparend herstellen und einset- zen, wenn mindestens zwei Ventile als Baueinheit ausgebildet sind . In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Strömungsmaschine mindestens drei Laufräder auf. Dies ermöglicht entweder den Einsatz von Laufrädern mit besonders kleinem Durchmesser oder ermöglicht eine weitere Erhöhung des Volu^¬ menstroms oder der Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslass.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht beim Einsatz von mindestens drei Laufrädern darin, dass Mittel vorgesehen sind, die ein paralleles Durchströmen von mindestens zwei Laufrädern und ein sequentielles Durchströmen von mindestens zwei Laufrädern ermöglichen. Auf diese Weise lassen sich beiden Betriebsarten miteinander kombinieren, so dass die Strömungsmaschine sowohl einen größeren Volumenstrom als auch eine größere Druckdifferenz bereitstellen kann.

An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es wird gezeigt in einen Schnitt durch eine Seitenkanalpumpe, eine schematische Darstellung der Seitenkanal pumpe nach Fig. 1, zwei Schalt zustände einer Ventileinheit der Seitenkanalpumpe nach Fig. 1, ein Kennlinien-Diagramm der Seitenkanalpumpe

Die Strömungsmaschine in Figur 1 ist eine Seitenkanalpumpe mit einem Gehäuse 1, in dem ein elektrischer Motor 2, eine Steuereinheit 3 und eine Pumpstufe 4 angeordnet sind. Die Pumpstufe 4 besteht aus einem Pumpengehäuse 5, in dem zwei Laufräder 6, 7 angeordnet sind. Die Laufräder 6, 7 besitzen Schaufeln 8, 9, die mit teilringförmigen Kanälen 10, 11 im Pumpengehäuse 5 zusammenwirken, um so die Luft vom Einlass 12, zum Auslass 13 zu fördern. Die Ausbildung der Fluidfüh- rung durch die Kanäle im Pumpengehäuse 5 wird anhand von Fi^¬ gur 2 beschrieben.

Figur 2 zeigt in vereinfachter Darstellung der Seitenkanal- pumpe mit den Laufrädern 6, 7 und dem elektrischen Motor 2. Das Pumpengehäuse 5 weist einen Einlass 12 und einen Auslass 13 auf. Vom Einlass 12 führt ein erster Einlasskanal 14 zu einem teilringförmigen Kanal 10 des Laufrades 6. Von dem teilringförmigen Kanal 10 führt ein erster Auslasskanal 15 zum Auslass 13. In gleicher Weise führt vom Einlass 12 ein zweiter Einlasskanal 16 zu dem teilringförmigen Kanal 11 des Laufrades 7. Von dem teilringförmigen Kanal 11 führt ein zweiter Auslasskanal 17 zum Auslass 13. In dem Pumpengehäuse 5 ist ein Transferkanal 18 angeordnet, der den ersten Aus- lasskanal 15 mit dem ersten Einlasskanal 16 verbindet. Weiter sind in dem Pumpengehäuse zwei Ventile 19, 20 angeordnet, die derart ausgebildet sind, dass sie einen Kanal öffnen und gleichzeitig einen zweiten Kanal verschließen. Das erste Ventil 19 öffnet den ersten Einlasskanal 16 und schließt den Transferkanal 18 öffnet und umgekehrt. Das zweite Ventil 20 öffnet den ersten Auslasskanal 15 und schließt den Transfer^¬ kanal 18 und umgekehrt. Beide Ventile 19, 20 sind so angeord^¬ net, dass sie jeweils gleichzeitig den Transferkanal 18 öff^¬ nen oder verschließen.

In der Seitenkanalpumpe in den Figur 3, 4 bilden die beiden Ventile 19, 20 eine Ventileinheit 21 als bauliche Einheit. In der gezeigten Stellung der in Figur 3 ist der Einlass 12 mit dem ersten Einlasskanal 14 verbunden, so dass das zu fördern- de Fluid dem ersten Laufrad 6 zugeführt wird. Das Fluid ge^¬ langt anschließend zum ersten Auslasskanal 15 und wird vom Ventil 19 in der Ventileinheit 21 über den Transferkanal 18 dem zweiten Einlasskanal 16 und weiter dem zweiten Laufrad 7 zugeführt. Der Transferkanal 18 verbindet somit den ersten Auslasskanal 15 mit dem zweiten Einlasskanal 16. Über den zweiten Auslasskanal 17 gelangt das sequentiell durch beide Laufräder 6, 7 geförderte Fluid zum Auslass 13. Die zweite Ventilstellung der Ventileinheit 21 ist in Figur 4 gezeigt. Das Fluid wird über das Ventil 20 der Ventileinheit 21 über den ersten Einlasskanal 14 und den zweiten Einlasskanal 16 beiden Laufrädern 6, 7 parallel zugeführt. Über den ersten Auslasskanal 15 und den zweiten Auslasskanal 17 ge^¬ langt das Fluid zum Auslass 13.

Figur 5 zeigt die Kennlinien der Seitenkanalpumpe in den bei^¬ den Betriebszuständen . Die durchgehende Kennlinie 22 zeigt den erreichbaren Druck bei entsprechendem Volumenstrom im zweistufigen, das bedeutet sequentiellen Betrieb, bei dem die beiden Laufräder nacheinander vom zu fördernden Fluid durchströmt werden. Die gestrichelte Kennlinie 23 steht für den zweiflutigen und somit parallelen Betrieb, bei dem das Fluid gleichzeitig durch beide Laufräder gefördert wird. In dieser Betriebsart sind wesentlich größere Volumenströme erreichbar, während im sequentiellen Betrieb höhere Drücke gefahren werden können. Durch das Umschalten zwischen den beiden Betriebsarten mittels der Ventile 19, 20 lässt sich der Ein- satzbereich einer derartigen Seitenkanalpumpe erheblich vergrößern .

Claims

Patentansprüche

1. Strömungsmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem elek^¬ trischen Antrieb und einer Pumpstufe, wobei die Pumpstu^¬ fe mindestens zwei Laufräder besitzt, die in einem Ge^¬ häuse mit einem Einlass und einem Auslass angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Mittel (19 - 21) zum Umschalten der Fluidführung in der Pumpstufe (4) vorgesehen sind, welche ein paralleles oder sequentielles Durchströmen der Laufräder (6, 7) ermöglicht .

2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Ventile (19, 20) als Mit^¬ tel zum Umschalten der Fluidführung angeordnet sind.

3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ^¬ k e n n z e i c h n e t , dass die Mittel mindestens je ein Ventil (19, 20) im Bereich des Einlasses (12) und des Auslasses (13) sind.

4. Strömungsmaschine nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ventile (19, 20) räumlich nebeneinander angeordnet sind.

5. Strömungsmaschine nach Anspruch 3, d a d u r c h g e ^¬ k e n n z e i c h n e t , dass die Ventile (19, 20) der^¬ art ausgebildet sind, dass sie eine Baueinheit (21) bil^¬ den .

6. Strömungsmaschine zumindest einem der vorhergehenden An^¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens drei Laufräder (6, 7) angeordnet sind.

7. Strömungsmaschine nach Anspruch 6, d a d u r c h g e ^¬ k e n n z e i c h n e t , dass Mittel (19, 20) vorgese^¬ hen sind, die ein paralleles Durchströmen von mindestens zwei Laufrädern und ein sequentielles Durchströmen von mindestens zwei Laufrädern ermöglichen.