側通道鼓風機，尤其是用於內燃機的次級空氣鼓風機的製作方法

2023-12-09 07:02:46

專利名稱：側通道鼓風機，尤其是用於內燃機的次級空氣鼓風機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種側通道鼓風機，尤其是用於內燃機的次級空氣鼓風機，所述鼓風機帶有其內構造有基本上切向的出口的殼體、其中構造有軸向入口的殼體覆蓋件、將入口與出口流體連接的至少一個輸送器通道、可通過驅動單元驅動的以可旋轉方式支承在殼體內的且具有與至少一個輸送器通道共同作用的輸送器葉片的葉輪，和在出口與入口之間的在其內將至少一個輸送器通道沿周向方向中斷的中斷區域，其中沿葉輪旋轉方向在出口的後方在中斷區域的徑向限定邊界的壁上構造有第一凹槽。
背景技術：
側通道鼓風機或泵是普遍已知的且在大量的申請中描述。在車輛中，所述鼓風機例如用於輸送燃料或將次級空氣吹入到排氣系統內。驅動通常通過驅動葉輪的電動馬達進行。葉輪在其周部上基本上構造為，使得它與其軸向對置的輸送通道一起形成循環的渦流通道。輸送器葉片從形成渦流通道的葉輪的部分垂直地沿對置的、輸送器通道形成於殼體內的部分的方向突出，以便在輸送器葉片之間形成腔室。腔室內輸送的流體在葉輪旋轉時受到由於輸送器葉片導致的在周向方向和徑向方向上的加速，因此在輸送器通道內形成循環的渦流流動。
已知一種側通道鼓風機，其中僅輸送器通道形成於殼體部分中並且在葉輪的軸向側上，也已知下面這種側通道鼓風機，其中，在葉輪的兩個軸向側上構造有輸送器通道，其中，兩條輸送器通道相互流體連接。在此類側通道鼓風機中，輸送器通道之一構造在用作覆蓋件的殼體部分內，而另外一條輸送器通道構造在其上通常固定有驅動單元的殼體部分內，在該驅動單元的壁上至少抗扭地布置了葉輪。
為獲得儘可能好的輸送或壓力升高，需要利用輸送通道的周部的儘可能大的部分。由此原因，入口和出口必須在周部上沿葉輪的運行方向相互離開地儘可能遠，其中通過中斷區域防止在入口和出口之間的短路流動。在此類側通道鼓風機中，尤其由於因被輸送的空氣突然的壓力衝擊而形成的脈衝所導致產生大的噪音業已表明難以解決。
這些壓力衝擊也在每個輸送器葉片掃掠過中斷區域的起始端處之後馬上出現，因為在輸送器葉片之間的腔室內仍存在通過出口未完全地排出的壓縮的空氣，所述壓縮的空氣在到達中斷區域時突然靠著中斷區域的壁加速。這導致發出明顯更多的噪聲。
為避免這樣發出噪聲，在DE10200824741B4中建議一種用於輸入次級空氣的側通道鼓風機，其中在殼體的殼體覆蓋件內沿葉輪的旋轉方向在入口的前方構造有凹槽，所述凹槽朝入口持續增高，且其寬度基本上等於輸送器通道的寬度。
此外，從DE102009006652A1中已知一種側通道鼓風機，該側通道鼓風機同樣具有帶有輸送器通道的殼體部分和帶有構造於第一輸送器通道的與葉輪相反的側上的第二輸送器通道的殼體覆蓋件。在中斷區域的徑向限定邊界的壁上在入口和出口之間沿葉輪的旋轉方向在出口的後方構造有附加的凹槽。
兩種措施雖然導致噪聲明顯降低，但在向著關閉的調節閥輸送，也就是說在輸送器室內存在最大的背壓時仍然存在不希望的噪聲排放。發明內容
因此，本發明所要解決的技術問題是創造一種側通道鼓風機，以所述側通道鼓風機即使在閥關閉時也可明顯降低所出現的殼體噪聲。
此技術問題通過獨立權利要求的特徵部分解決。在入口的前方和在出口的後方分別在中斷區域內構造有另外的凹槽，所述凹槽相互間的最小間距為兩個輸送器葉片之間的間距的0.5至3倍。這導致在調節閥關閉時即在泵向關閉的閥輸送時明顯減少噪聲的發出，而在閥打開時不導致壓力損失和輸送效率損失。
當在入口前方的凹槽和在出口的後方的凹槽之間的最小間距為兩個輸送器葉片之間的間距的1.5倍時，在最大壓力不變時達到了特別低的發出值。
為即使在閥打開時也能最小化噪聲，業已表明有利的是，第一凹槽在中斷區域的徑向限定邊界的壁內沿旋轉方向連接有第二凹槽，所述第二凹槽的深度小於第一凹槽的深度。
在進一步的構造中，第二凹槽在中斷區域的徑向限定邊界的壁內延伸經過部分地形成在殼體覆蓋件內的輸送器通道的高度，其中第二凹槽的高度朝入口方向持續降低。因此，產生持續的減壓，從而防止了壓力峰值。
優選地，沿葉輪的旋轉方向在入口的前方並且在中斷區域上形成的凹槽與入口流體連接，其中凹槽的深度從中斷區域的朝向葉輪的上緣向入口持續增加。以此也實現了空氣的連續的減壓。
在與之相繼的本發明的有利構造中，入口前的凹槽的寬度基本上相當於輸送器葉片的徑向尺寸，以此避免了在入口處的不希望的渦流。
優選地，凹槽的深度徑向向外直至凹槽的限界邊緣持續地增加，因此在空氣速度更高的區域內提供更多的減壓橫截面。
當入口前的凹槽的限界邊緣具有如下的第一區域時實現了特別好的結果，即在所述第一區域內凹槽的寬度基本上相當於輸送器葉片的徑向尺寸，且所述限界邊緣具有與所述第一區域相連接的第二區域，所述第二區域沿葉輪的旋轉方向徑向向內地彎折向第一區域。
因此創造一種側通道鼓風機，其中與已知的側通道鼓風機相比，尤其在調節閥關閉時，也就是說泵向關閉的閥進行零泵送時，噪聲發出特別少，其中，同時使最大可能的供氣流量很大程度上保持不變。


根據本發明的側通道鼓風機的實施例在附圖中圖示且在下文中描述。
圖1在截面圖示中示出了根據本發明的側通道鼓風機的側視圖。
圖2示出了圖1的側通道鼓風機的殼體的透視圖。
圖3示出了圖1的側通道鼓風機的殼體覆蓋件的透視圖。
圖4以殼體的截面圖示出了在殼體覆蓋件方向上的俯視圖。
具體實施方式
在圖1中圖示的側通道鼓風機由殼體2以及可旋轉地支承在殼體2內且通過驅動單元4驅動的例如用於輸送空氣的葉輪6組成。空氣通過形成在殼體覆蓋件10內的軸向入口 8進入到側通道鼓風機的內部內。
然後，空氣從入口 8中流出進入兩個基本上環形延伸的輸送器通道12、14中，輸送器通道12、14中的第一條輸送器通道12構造在殼體2內，在殼體2的中心開口 16中還設有驅動單元4的驅動軸20的軸承18，葉輪6固定在該軸承18上，且第二輸送通道14構造在殼體覆蓋件10內。空氣通過布置在殼體2內的切向出口 22排出。
葉輪6布置在殼體覆蓋件10和殼體2之間且在其周部具有構造成彎曲的輸送器葉片24，其中，總體延伸方向即根部區域與位於徑向外部的端部區域的連接基本上與葉輪的中點成徑向地走向。輸送器葉片24通過徑向延伸的周環26分為與第一條輸送器通道12軸向對置的第一列和與第二條輸送器通道14對置的第二列，因此構造有兩條渦流通道，這兩條渦流通道分別通過輸送器通道12、14之一與面對的葉輪6部分一起形成。輸送器通道12、14的外徑略大於葉輪6的外徑，因此在兩個輸送器通道12、14之間形成在葉輪的外周之外的流體連接，以便可在兩個輸送器通道12、14之間發生空氣交換。因此，在從周環26延伸的輸送器葉片24之間形成徑向向外打開的腔室28，在所述腔室28中輸送或加速空氣，使得空氣的壓力在輸送器通道12、14上升高。
為達到儘可能好的輸送效率和壓力升高，軸向入口 8在葉輪6的旋轉方向上儘可能遠離切向出口 22布置。為抑制逆著葉輪6的旋轉方向從入口 8向出口 22的短路流動，在入口 8與出口 22之間並且在殼體覆蓋件10和殼體2上布置有將輸送器通道12、14中斷的中斷區域30、32，使得在中斷區域30、32中與葉輪6的輸送器葉片24軸向對置地存在儘可能小的間隙。此外，在徑向方向上作用的中斷區域34也形成在殼體2的徑向限定邊界的壁36上，所述壁36中斷在兩個輸送器通道12、14之間的、位於徑向外部的連接區域37。
在圖2和圖3中可見，布置在殼體2和殼體覆蓋件10內的輸送器通道12、14具有基本上恆定的寬度，且所述寬度除中斷區域30、32外在殼體覆蓋件10和殼體2的圓周上延伸。因此在圖2中選擇的視圖中，葉輪6逆時針從輸送器通道12的起始端處旋轉到輸送器通道12的末端處，例如直至出口 22，然後通過中斷區域30又旋轉到與入口 18對置的輸送器通道12的開端處，而在圖3中葉輪6順時針旋轉，即從入口 18通過輸送器通道14和中斷區域32又旋轉到入口 8。
根據圖3的殼體覆蓋件10通過螺栓固定在殼體2上，所述螺栓穿過形成在殼體覆蓋件10上的徑向向外延伸的突出部40上的相應的孔38插入。在兩個此突出部40上附加地具有小的軸向延伸的銷42，所述銷42用於將殼體覆蓋件10預固定在殼體2上，在殼體2上構造相應的、在圖2中可見的孔44。
在輸送器通道14的壁46的徑向後方構造有槽48，在所述槽48中插入了用於在殼體覆蓋件10和殼體2之間密封的密封圈50，所述密封圈50通過鼻部52保持在槽48內。
在輸送器通道14的壁54的徑向前方構造有環形片56，所述環形片56在鼓風機組裝之後夾緊到葉輪6的相應的槽58內，以此實現了在向葉輪6的內部的方向上對輸送器通道14的密封。此外，殼體覆蓋件10具有圓柱形凹陷60，驅動單元4的驅動軸20突出到所述凹陷60中。
殼體覆蓋件10內和殼體2內的輸送器通道12、14成型為，使得它們在出口 22的前方區域內不是如前所述地在周向方向上延伸而是在朝著出口 22的方向上即在切向方向上延伸。輸送器通道12、14的寬度小於出口 22的寬度，以便輸送器通道12、14使所述出口22至少僅在其徑向外部區域上迎流(anstr6men)。導引通過殼體2的徑向限定邊界的壁36的且將鼓風機內部與出口 22連接的出口開口 62成型為，使得該出口開口 62在葉輪6的旋轉方向上延伸到殼體部分2、10的中斷區域30、32內，如在圖2中可見。
在此處所示的實施形式中，在運行輪4的旋轉方向上限定了出口開口 62的出口邊緣64從殼體2內的輸送器通道12的內部邊緣66在壁36上傾斜向上延伸，即帶有在殼體覆蓋件10的方向上的軸向分量和在葉輪6的旋轉方向上的分量。此傾斜的角度在此應選擇為使得分量沿圓周方向在出口開口 62的高度上至少相當於兩個輸送器葉片24之間的間距。
除出口開口 62的特殊的形式外，在出口開口 62的後方直接在徑向限定邊界的壁36的中斷區域34上形成第一凹槽68。此第一凹槽68通過中斷邊緣70在葉輪6的旋轉方向上受到限制，所述中斷邊緣70同樣從殼體2的底部傾斜地向上延伸，即具有在殼體覆蓋件10的方向上的分量和在葉輪6的旋轉方向上的分量。但中斷邊緣70和出口邊緣64不相互平行地布置，而是相互成角度地布置，其中對於出口邊緣64，在旋轉方向上的分量大於對於中斷邊緣70的分量。在此應注意到在葉片6的輸送器葉片24之間的間距更大時，中斷邊緣70和出口邊緣64之間所成的角度也應選擇為更大。
此外，第一凹槽68沿葉輪6的旋轉方向連接有第二凹槽72，所述第二凹槽72具有比第一凹槽68小約Imm的深度。第二凹槽72從中斷邊緣70例如從壁36的高度的一半沿殼體覆蓋件10的方向向上傾斜地延伸。因此，該凹槽72的起點例如位於葉輪6的周環26的高度內，使其形成在殼體10內第二輸送器通道14所隸屬於的渦流通道的區域內。凹槽72由於在入口 8的方向上的傾斜的設計越來越小且具有周向長度，所述周向長度相當於兩個輸送器葉片24的間距的約5倍。
如果觀察在出口 22的區域內單獨地朝向殼體覆蓋件10的腔室28的運動(所述腔室28由於入口 8的布置而具有比軸向對置的腔室28更高的進汽度)，則此腔室28首先以其位於徑向內部的邊緣滑過殼體覆蓋件10的中斷區域32。在葉輪6進一步旋轉時，腔室28從內向外被中斷區域32被覆蓋，使得僅明顯降低的空氣份額可流回到腔室28內。在腔室28被中斷區域32完全覆蓋前，腔室28到達出口開口 58，使得壓縮的空氣可流出。但隨著到達輸送器通道14的末端，在葉輪6的腔室28內仍存在壓縮的空氣，所述壓縮的空氣在腔室28的徑向外邊緣上離開腔室28。此殘餘空氣的速度矢量具有徑向向外的分量，在葉輪6的旋轉方向上的分量以及在向著殼體覆蓋件10的方向上的分量。在此，在周向方向上的空氣流動的分量基本上等於葉輪6的速度分量。由此可見，由於出口開口 62在旋轉方向上的所選擇的最大尺寸，從腔室28流出的空氣不以壓力衝擊的形式衝向出口開口 62的出口邊緣63，而是在出口 22內流動。
從出口開口 62的後方流出的空氣也不立即衝向徑向壁36上的中斷區域34，而是在凹槽38內流動，此處通過到達凹槽68內的空氣的渦流至少進行輕微的減壓。因此，角度選擇為使得在腔室28的整個高度上同時排出的空氣流動以及在整個寬度上同時排出的空氣流動都不同時到達中斷區域邊緣70。同時，現有的殘餘空氣的減壓路徑變更大。因此，可附加地降低壓力衝擊。
但在出口閥關閉時在出口 22的區域內又出現了壓力脈衝，如果不附加地構造第二凹槽72則該壓力脈衝在入口 8之前導致不希望的噪聲。由於此第二凹槽72，通過在凹槽72的區域內形成附加的渦流而消除由於出口 22關閉而增加的脈衝。徑向向外流動的空氣附加地獲得流出橫截面，所述流出橫截面保證了消除壓力峰值，而在閥打開時不因向入口 8的溢流而導致壓力損失。
在葉輪6的旋轉方向上在入口 8前構造有另外的凹槽74，所述凹槽74從中斷區域32的上邊緣朝入口 8的方向延伸。凹槽74在此構造為使其在入口 8的方向上和徑向向外的深度持續增加，即增加直至等於輸送器通道14的深度。凹槽74的寬度在第一區域內首先大致相當於輸送器通道14的寬度或輸送器葉片24的徑向尺寸，其中在入口 8前不遠處的區域內，凹槽74的徑向限界邊緣78沿葉輪6的旋轉方向徑向向內彎折，以便寬度略微減小。凹槽74的延伸長度相當於葉輪6的兩個相繼的輸送器通道24的間距的大致2.5倍。
為提高輸送器體積，入口 8的直徑大於輸送器通道14的寬度，其中入口 8的內部邊緣布置在與輸送器通道14的內部邊緣相同的半徑上，以便覆蓋件部分10在入口 8處具有比在剩餘區域內更大的周長。此外，由中斷區域32的截面線與凹槽74 一起形成的前邊緣76設計為彎曲的，使得葉輪6的輸送器葉片24首先在位於徑向外部的區域內，然後在位於徑向內部的區域內掃掠過凹槽74。在朝向凹槽74的側上，入口由直壁80限制，所述直壁80與輸送器葉片26布置為，使得在壁80和輸送器葉片24的指向外的端部之間形成10°至20°的角度。因此，每個輸送器葉片24的位於徑向外部的部分首先掃掠過入口 8。
通過中斷區域32導引的、在出口 22後保留在腔室28內且被壓縮的空氣隨著到達凹槽74和可供使用的持續增加的空間緩慢地減壓，其中在到達入口 8時完全減壓。每個附加地可供使用的空間從外向內擴寬，即從速度最高且壓縮最大的區域開始。
實際的中斷區域，即在旋轉方向上觀察在凹槽72後端和凹槽74的前邊緣76的前端之間的間距大致相當於葉輪6的兩個輸送器葉片24的間距。尤其，在出口閥關閉時可通過此類設計消除導致不希望的噪聲的壓力峰值，而在閥打開時不導致高輸送壓力損失。作為替代，在閥關閉時可實現在發出噪聲和可達到的壓力方面的很好的結果。
因此，所述側通道鼓風機具有與已知的側通道鼓風機相比具有明顯減少發出噪聲的特點。同時達到了高輸送率。
但應顯見的是在實施例中所描述的側通道鼓風機的各種修改也是可以的，只要不偏離獨立權利要求的保護範圍即可。因此，尤其涉及一種帶有僅一條側通道的泵，或可修改地構造入口和出口。
權利要求
1.一種側通道鼓風機,尤其是用於內燃機的次級空氣鼓風機,該鼓風機帶有: 殼體(2)，所述殼體內構造有基本上切向的出口(22)， 殼體覆蓋件(10)，所述殼體覆蓋件內構造有軸向入口(8)， 至少一個輸送器通道(12、14)，所述至少一個輸送器通道(12、14)用於將所述入口(8)與所述出口(22)流體連接， 葉輪￠)，所述葉輪能夠由驅動單元(14)驅動、以可旋轉的方式支承在所述殼體(2)內且具有與所述至少一個輸送器通道(12、14)共同作用的輸送器葉片(24)，和 中斷區域(30、32、34)，所述中斷區域在所述出口(22)與所述入口(8)之間，在所述中斷區域內將所述至少一個輸送器通道(12、14)沿周向方向中斷， 其中，沿所述葉輪(6)的旋轉方向在所述出口(22)的後方在所述中斷區域(34)的徑向限定邊界的壁(36)上構造有第一凹槽(68)， 其特徵在於， 在所述入口(8)的前方和在所述出口(22)的後方分別在所述中斷區域(32、34)內構造有另外的凹槽(72、74)，所述凹槽(72、74)相互間的最小間距相當於兩個輸送器葉片(26)相互間的間距的0.5至3倍。
2.根據權利要求1所述的側通道鼓風機，尤其是用於內燃機的側通道鼓風機，其特徵在於，在所述入口(8)的前方和在所述出口(22)的後方的凹槽(72、74)相互間的最小間距相當於兩個輸送器葉片(26)相互間的間距的1.5倍。
3.根據權利要求1或2所述的側通道鼓風機，尤其是用於內燃機的側通道鼓風機，其特徵在於，所述第一凹槽( 68)在所述中斷區域(34)的徑向限定邊界的壁(36)內沿旋轉方向連接有第二凹槽(72)，所述第二凹槽(72)的深度小於所述第一凹槽￠8)的深度。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的側通道鼓風機，尤其是用於內燃機的側通道鼓風機，其特徵在於，所述第二凹槽(72)在所述中斷區域(34)的徑向限定邊界的壁(36)內延伸經過部分地構造在所述殼體覆蓋件(10)內的輸送器通道(14)的高度，其中，所述第二凹槽(72)的高度朝所述入口⑶的方向持續降低。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的側通道鼓風機，尤其是用於內燃機的側通道鼓風機，其特徵在於，沿所述葉輪(6)的旋轉方向在所述入口(8)的前方在所述中斷區域(32)上構造的凹槽(74)與所述入口(8)流體連接，其中，所述凹槽(74)的深度從所述中斷區域(32)的朝向所述葉輪(6)的上邊緣向著所述入口(8)持續增加。
6.根據權利要求5所述的側通道鼓風機，尤其是用於內燃機的側通道鼓風機，其特徵在於，在所述入口(8)的前方的凹槽(74)的寬度基本上相當於所述輸送器葉片(26)的徑向尺寸。
7.根據權利要求5或6所述的側通道鼓風機，尤其是用於內燃機的側通道鼓風機，其特徵在於，所述凹槽(74)的深度徑向向外持續增加直至所述凹槽(74)的限界邊緣。
8.根據權利要求7所述的側通道鼓風機，尤其是用於內燃機的側通道鼓風機，其特徵在於，所述凹槽(74)的所述限界邊緣(78)在所述入口(8)的前方具有第一區域和與所述第一區域相連接的第二區域，在所述第一區域內所述凹槽(74)的寬度基本上相當於輸送器葉片(26)的徑向尺寸，所述第二區域沿所述葉輪(6)的旋轉方向徑向向內地彎折向所述第一區域。
全文摘要
帶有用於最小化噪聲排放的設備的側通道鼓風機是已知的，但所述設備在調節閥封閉時降低噪聲不充分。因此，本發明建議一種側通道風扇，其中，在入口(8)的前方且在出口(22)的後方分別在中斷區域(32、34)內構造另外的凹槽(72、74)，該凹槽相互間的最小間距相當於兩個輸送器葉片(26)之間的間距的0.5至3倍。通過此類結構方案，即使在調節閥封閉時也實現了噪聲的進一步降低，而不降低最大供氣流量。
文檔編號F04D23/00GK103154523SQ201180046740
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月31日 優先權日2010年9月29日
發明者B.赫爾曼, R.彼得斯 申請人:皮爾伯格有限責任公司