本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)，包括：氣流外殼、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子葉片、徑向間隙、進(jìn)口和出口以及兩個(gè)連接進(jìn)口與出口的氣體輸送通道、驅(qū)動(dòng)裝置以及在出口與進(jìn)口之間的斷流區(qū)，所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝在氣流外殼中；所述轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)子徑向外部的區(qū)域，以及設(shè)計(jì)為朝徑向外部開(kāi)口；所述徑向間隙在轉(zhuǎn)子與徑向圍繞轉(zhuǎn)子的外殼壁之間；所述氣體輸送通道與轉(zhuǎn)子葉片沿軸向相對(duì)置地設(shè)計(jì)在氣流外殼中，以及通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片之間的空隙互相流體連通；借助所述驅(qū)動(dòng)裝置可以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子；輸送通道在斷流區(qū)內(nèi)沿周向截?cái)唷?/p>

背景技術(shù)：

側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)或泵是眾所周知的并在許多應(yīng)用中有說(shuō)明。在汽車中它們例如用于輸送燃料，或用于將二次空氣吹入排氣系統(tǒng)，或用于為pem燃料電池系統(tǒng)輸送氫。驅(qū)動(dòng)通常借助電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子安裝在它的輸出軸上。已知一些側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)，它們僅在轉(zhuǎn)子一個(gè)軸向側(cè)的一個(gè)外殼部分內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)輸送通道，還已知一些側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)，它們?cè)谵D(zhuǎn)子兩個(gè)軸向側(cè)設(shè)計(jì)輸送通道，其中這兩個(gè)輸送通道互相流體連通。在這種側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)中，輸送通道之一大多設(shè)計(jì)在一個(gè)用作蓋的外殼部分內(nèi)，而另一個(gè)輸送通道則設(shè)計(jì)在通常在其上固定驅(qū)動(dòng)器的那個(gè)外殼部分內(nèi)，轉(zhuǎn)子至少防旋轉(zhuǎn)地安裝在驅(qū)動(dòng)器的軸上。轉(zhuǎn)子在其圓周基本上設(shè)計(jì)為，使它與圍繞轉(zhuǎn)子的這個(gè)輸送通道或圍繞轉(zhuǎn)子的這些輸送通道形成一個(gè)或兩個(gè)環(huán)形渦流通道。

在具有兩個(gè)軸向?qū)χ玫臏u流通道的側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子葉片沿一個(gè)徑向段分成兩個(gè)配屬于各自相對(duì)置的輸送通道的軸向段。在轉(zhuǎn)子葉片之間形成間隔，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)在此間隔內(nèi)輸送的流體通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片獲得周向和徑向加速度，從而在輸送通道中形成環(huán)形渦流。此外，在設(shè)計(jì)為徑向開(kāi)口的轉(zhuǎn)子中，大多通過(guò)在轉(zhuǎn)子的徑向端與徑向?qū)χ玫耐鈿け谥g的間隙，形成輸送通道溢流。

為達(dá)到盡可能良好地輸送或升壓，在輸送氣體和液體時(shí)，基于在輸送可壓縮或不可壓鎖或能小量壓縮的介質(zhì)時(shí)不同的特性，采取不同措施。

此外，在側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)中輸送時(shí)應(yīng)注意噪聲發(fā)生，此時(shí)在斷流區(qū)始端直接在掠過(guò)每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片后出現(xiàn)聲干擾的壓力沖擊波，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子葉片之間的間隔內(nèi)尚存在被壓縮的氣體，它并沒(méi)有完全經(jīng)出口排出，并在到達(dá)斷流區(qū)時(shí)突然朝其壁加速。其結(jié)果是導(dǎo)致發(fā)出明顯升高的噪聲。

基于上述原因，巳知斷流區(qū)的一些不同的出口結(jié)構(gòu)和構(gòu)型。例如在de102010046870a1中建議一種側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)，其中在出口后方，在構(gòu)成徑向邊界的外殼壁上設(shè)計(jì)一些凹槽，它們沿周向經(jīng)過(guò)多個(gè)葉片間距延伸，從而在外殼璧上形成分階段的斷流區(qū)。雖然由此改善噪聲的發(fā)生，然而按這種設(shè)計(jì)斷流區(qū)經(jīng)過(guò)一個(gè)超過(guò)60°的圓周角延伸，由此降低鼓風(fēng)機(jī)可能的輸送能力并因而降低效率，因?yàn)榭s短了可提供使用于增壓的路徑。此外，用于防止從出口經(jīng)斷流區(qū)直接到進(jìn)口短路流動(dòng)的徑向斷流間隙只有約0.3mm。其結(jié)果是，當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)中使用這種鼓風(fēng)機(jī)時(shí)，在外界溫度低于冰點(diǎn)的情況下，間隙中的冷凝物會(huì)凍結(jié)并使轉(zhuǎn)子卡殼。除此之外，在制造和裝配時(shí)應(yīng)遵照非常準(zhǔn)確的公差，以防轉(zhuǎn)子與外殼壁接觸。

由de69101249t2還已知一種側(cè)通道泵，它的斷流區(qū)短得多。為了盡管如此仍能防止溢流和降低噪聲的發(fā)生采取各種措施，不過(guò)這些措施的出發(fā)點(diǎn)尤其在于，使溢流在轉(zhuǎn)子閉合式圓盤的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。為了避免斷流區(qū)溢流，將轉(zhuǎn)子與外殼壁之間的徑向間隙保持為盡可能小，由此基于要遵照的公差再次出現(xiàn)在制造方面的難題，以及當(dāng)氣體在斷流區(qū)內(nèi)沿徑向離開(kāi)轉(zhuǎn)子時(shí)明顯增大噪聲發(fā)射。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此要解決的技術(shù)問(wèn)題的是，創(chuàng)造一種側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)，用它能將輸送速率或輸送壓力保持為與已知的側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)類似的大小，而且仍能為了簡(jiǎn)化制造而顯著增大必要的公差。由此應(yīng)能防止在鼓鳳機(jī)內(nèi)形成冰橋，并使鼓風(fēng)機(jī)面對(duì)出現(xiàn)的污垢不敏感。盡管如此仍應(yīng)能防止斷流區(qū)溢流，并盡可能減小躁聲的發(fā)生。

所述老師問(wèn)題通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分得以解決。

出乎意料，這種優(yōu)化在通過(guò)一種側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)輸送可壓縮介質(zhì)時(shí)達(dá)到，在這種側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)中，在整個(gè)斷流區(qū)內(nèi)，在轉(zhuǎn)子與構(gòu)成徑向邊界的外殼壁之間的徑向斷流間隙，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子直徑的0.005至0.03倍。這樣做與已知的實(shí)施形式相比，相當(dāng)于將間隙增大兩倍到10倍，由此顯著降低了對(duì)于在輸送的氣體內(nèi)結(jié)冰或污垢的敏感度，并基于要遵照的是較小的公差明顯有利于制造。盡管如此并不限制輸送能力，因?yàn)樵谶@種距離的情況下，在間隙內(nèi)足夠增壓時(shí)，間隙起動(dòng)態(tài)氣密裝置的作用。

在這種優(yōu)選的實(shí)施形式中，斷流區(qū)僅沿氣流外殼的全部圓周的20°至40°角延伸。通過(guò)由此造成的加長(zhǎng)輸送通道，并不發(fā)生限制輸送能力和效率。此外還減小可能沉積和結(jié)冰的區(qū)域。

優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子葉片橫截面設(shè)計(jì)為這樣的v形，亦即轉(zhuǎn)子葉片沿旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸傾斜地朝其對(duì)置的輸送通道方向延伸。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)子在徑向處于外部的區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)為，不僅軸向而且徑向開(kāi)口，所以氣體聚集在葉片軸向的中心并加速，業(yè)已證實(shí)這有利于形成螺旋流，此時(shí)能在兩個(gè)輸送通道之間連續(xù)交換。通過(guò)轉(zhuǎn)子的這種形狀，在徑向間隙內(nèi)產(chǎn)生非常高的壓力，如在動(dòng)態(tài)氣密裝置中那樣，高壓防止從進(jìn)口到出口短路流動(dòng)。以此方式可靠避免漏損和由此導(dǎo)致的降低輸送能力。

轉(zhuǎn)子葉片沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的最佳斜度為5°至20°。在這種角度的情況下達(dá)到特別高的效率，因?yàn)樵陂g隙內(nèi)造成更高的壓力。

優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子葉片在其徑向外端區(qū)設(shè)計(jì)為，沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于轉(zhuǎn)子葉片沿徑向在內(nèi)部毗連的中間區(qū)傾斜。由此，在介質(zhì)沿徑向向外運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生附加的加速度，通過(guò)此加速度進(jìn)一步增高在間隙內(nèi)產(chǎn)生的壓力，其結(jié)果是改善密封效果。

按本發(fā)明的一種由此進(jìn)一步發(fā)展的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)子葉片徑向端區(qū)設(shè)計(jì)為沿旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于徑向傾斜5°至20°，以及轉(zhuǎn)子葉片的與之毗連的中間區(qū)設(shè)計(jì)為逆旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于徑向傾斜5°至20°。在所述這些定位角的情況下，獲得鼓風(fēng)機(jī)最佳的輸送壓力和由此造成的密封效果并改善輸送能力。

在轉(zhuǎn)子的這種構(gòu)型與在斷流區(qū)內(nèi)比較寬的間隙相結(jié)合時(shí)，業(yè)已證實(shí)也有利的是，出口在氣流外殼內(nèi)從輸送通道切向向外延伸，以及具有與輸送通道橫截面基本一致的圓形橫截面。尤其是通過(guò)寬的間隙可以在間隙內(nèi)分布流動(dòng)，這種設(shè)計(jì)減少了所形成的噪聲發(fā)射。

按一種進(jìn)一步發(fā)展的實(shí)施形式，在v形轉(zhuǎn)子葉片的兩個(gè)邊之間的連接點(diǎn)所在高度設(shè)計(jì)隔板，它沿徑向經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子葉片與端區(qū)毗連的中間區(qū)延伸。由此防止由于來(lái)自兩個(gè)輸送通道的兩股氣流在轉(zhuǎn)子葉片或輸送通道徑向內(nèi)邊緣軸向合流而造成的壓力損失，以及更好地形成兩個(gè)渦流，這再次提高間隙內(nèi)的壓力并因而改善密封效果。

因此獲得一種側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)，與用于可壓縮介質(zhì)的已知側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)相比，在輸送速率相同的情況下，這種側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)在間隙內(nèi)造成更高的壓力，由此如在動(dòng)態(tài)氣體密封裝置中那樣，在間隙內(nèi)造成對(duì)抗短路流動(dòng)的壓力。在這種情況下，可以制造公差較大的轉(zhuǎn)子和外殼，從而降低生產(chǎn)成本。與已知的實(shí)施形式相比，顯著降低對(duì)于沉積層、污垢和形成冰倉(cāng)的敏感度。

附圖說(shuō)明

附圖表示并在下面說(shuō)明按本發(fā)明的側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)施例。其中：

圖1表示按本發(fā)明的側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)剖切側(cè)視圖；

圖2表示接圖1的側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子局部透視圖；以及

圖3表示圖1所示按本發(fā)明的側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)的支承外殼透視圖。

具體實(shí)施方式

圖1中表示的側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)有分兩部分的氣流外殼，它由支承外殼10和例如用螺釘固定在支承外殼10上的外殼蓋12組成。借助驅(qū)動(dòng)器14可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子16支承在支承外殼10中。被輸送的可壓縮介質(zhì)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)在外殼蓋12中的軸向進(jìn)口18，抵達(dá)側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部。

來(lái)自進(jìn)口18的介質(zhì)接著流入兩個(gè)基本上環(huán)形延伸的輸送通道20、22，其中第一個(gè)輸送通道20設(shè)計(jì)在支承外殼10中，在其中心孔24內(nèi)還安裝有驅(qū)動(dòng)器14的驅(qū)動(dòng)軸28的軸承26，轉(zhuǎn)子16固定在驅(qū)動(dòng)軸28上，以及第二個(gè)輸送通道22設(shè)計(jì)在外殼蓋12中。排出氣體通過(guò)設(shè)計(jì)在支承外殼10中的切向出口30進(jìn)行。

轉(zhuǎn)子16安裝在外殼蓋12與支承外殼10之間，在其圓周有轉(zhuǎn)子葉片32，它們從圓盤狀中間部分34出發(fā)延伸，所述中間部分34固定在形成轉(zhuǎn)子16旋轉(zhuǎn)軸x的驅(qū)動(dòng)軸28上，以及與轉(zhuǎn)子16軸向相對(duì)置地設(shè)計(jì)兩個(gè)輸送通道20、22。通過(guò)在外殼部分10、12上和在轉(zhuǎn)子16的圓盤狀中間部分34上對(duì)應(yīng)的環(huán)形橫擋36和槽38，造成輸送通道20、22朝轉(zhuǎn)子16內(nèi)部方向的密封裝置。

轉(zhuǎn)子16的轉(zhuǎn)子葉片32有徑向外端區(qū)40以及設(shè)置在圓盤狀中間部分34與徑向外端區(qū)40之間徑向毗連的中區(qū)42。在此中區(qū)42內(nèi)通過(guò)徑向延伸的隔板44，將轉(zhuǎn)子葉片32分成與第一輸送通道20軸向?qū)χ玫牡谝慌乓约芭c第二輸送通道22軸向?qū)χ玫牡诙牛瑥亩鴺?gòu)成兩個(gè)分別通過(guò)輸送通道20、22之一與轉(zhuǎn)子葉片32面對(duì)的那一部分形成的渦流通道。在徑向外端區(qū)40內(nèi)沒(méi)有分隔，所以在該區(qū)域內(nèi)介質(zhì)可以在輸送通道20、22之間交換。

這兩個(gè)設(shè)置在支承外殼10內(nèi)和外殼蓋12內(nèi)的輸送通道20、22有基本恒定的寬度，以及在支承外殼10內(nèi)和外殼蓋12內(nèi)沿大約330°角延伸。輸送通道20、22的外徑略大于轉(zhuǎn)子16外徑，轉(zhuǎn)子16的外徑例如約為85mm，所以在轉(zhuǎn)子16的外圓周外部，在兩個(gè)輸送通道20、22之間也存在流體連通。因此在輸送通道20、22區(qū)域內(nèi)，在構(gòu)成徑向邊界的外殼壁54與轉(zhuǎn)子16徑向端部之間，形成數(shù)量級(jí)3mm至6mm的徑向間隙52，在這種情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)子16尺寸較大時(shí)，相應(yīng)地也應(yīng)選擇較大的間隙52。由此在轉(zhuǎn)子葉片32之間構(gòu)成朝徑向外部開(kāi)口的空隙56，介質(zhì)在其中加速，從而沿輸送通道20、22的長(zhǎng)度增高介質(zhì)的壓力。

在圖示的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片32在中區(qū)42與徑向z相比逆轉(zhuǎn)子16運(yùn)行方向調(diào)整約10°角。在與之連接的端區(qū)40，與中區(qū)42相比轉(zhuǎn)子葉片32重新沿旋轉(zhuǎn)方向傾斜20°角，以及在此端區(qū)40內(nèi)調(diào)整為沿旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于徑向z成10°角延伸。由此，當(dāng)轉(zhuǎn)子16以速度約12000至24000u/min旋轉(zhuǎn)時(shí)，使介質(zhì)進(jìn)一步加速。

此外，轉(zhuǎn)子葉片32在橫截面內(nèi)，亦即垂直于周向或旋轉(zhuǎn)方向y剖切時(shí)，沿其基本上整個(gè)徑向長(zhǎng)度也設(shè)計(jì)為v形，從而為每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片32的每個(gè)邊配設(shè)與其對(duì)置的輸送通道20、22，以及在中區(qū)，在所述的邊之間設(shè)置隔板44。與平行于旋轉(zhuǎn)軸x延伸的矢量相比，每個(gè)邊沿轉(zhuǎn)子16旋轉(zhuǎn)方向傾斜約15°并設(shè)計(jì)為朝對(duì)置的輸送通道20、22方向延伸。換言之，與這兩個(gè)邊聚合的點(diǎn)相比，這兩個(gè)邊的軸向端分別設(shè)計(jì)為向前伸。

當(dāng)轉(zhuǎn)子16借助驅(qū)動(dòng)器14旋轉(zhuǎn)時(shí)，來(lái)自輸送通道20、22的氣體在徑向處于內(nèi)部的中區(qū)42內(nèi)進(jìn)入空隙56。由于葉片32旋轉(zhuǎn)及其形狀，氣體在每個(gè)葉片32的中區(qū)內(nèi)形成最大壅堵。這種聚集的氣體接著經(jīng)過(guò)軸向中區(qū)向外加速，此時(shí)端區(qū)40的斜度造成超過(guò)正常旋轉(zhuǎn)速度的加速度的附加加速度。在此壓力作用下，氣體朝構(gòu)成徑向邊界的外殼璧54方向加速，外殼壁54相應(yīng)地設(shè)置為離轉(zhuǎn)子16外圓周有3至6mm的距離，從而能提供一個(gè)用于向輸送通道20、22方向偏轉(zhuǎn)的較大空間。氣體隨后又從徑向外部朝內(nèi)部流過(guò)。接著，氣體重新進(jìn)入空隙56，以便能再次加速。由此從進(jìn)口18到出口30沿每個(gè)輸送通道20、22獲得一種螺旋形運(yùn)動(dòng)。這導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)良好的輸送能力。

出口30有圓形橫截面，由此，在轉(zhuǎn)子16旋轉(zhuǎn)時(shí)，可供使用于從每個(gè)空隙56排出流體的橫截面逐漸減小。

接著，在轉(zhuǎn)子16旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子葉片32到達(dá)斷流區(qū)58上面，它在進(jìn)口18與出口30之間經(jīng)過(guò)一個(gè)約為30°的角度延伸。斷流區(qū)58截?cái)噍斔屯ǖ?0、22，以及防止逆轉(zhuǎn)子16旋轉(zhuǎn)方向從進(jìn)口18到出口30短路流動(dòng)。為此，在進(jìn)口18與出口30之間，在轉(zhuǎn)子葉片32的所在高度，在支承外殼10和外殼蓋12內(nèi)設(shè)計(jì)了平行于轉(zhuǎn)子16的壁面60、62，它們切斷輸送通道20、22，其中，在壁面60、62與轉(zhuǎn)子16的沿軸向相對(duì)置的轉(zhuǎn)子葉片32之間存在一個(gè)盡可能小的間隙。

按本發(fā)明，在構(gòu)成徑向邊界的外殼壁54與轉(zhuǎn)子16的外圓周之間設(shè)計(jì)一個(gè)徑向斷流間隙64，它的寬度約為0.5至2.5mm。因此，斷流間隙64明顯大于此區(qū)域內(nèi)其余的約為0.3mm的間隙。當(dāng)轉(zhuǎn)子16設(shè)計(jì)得較大時(shí)，則此斷流間隙64也可以相應(yīng)地設(shè)計(jì)為較大。若現(xiàn)在轉(zhuǎn)子葉片32掠過(guò)斷流區(qū)58，則通過(guò)較大的間隙起先還能將部分剩余氣體從空隙56經(jīng)過(guò)斷流區(qū)58流向出口30，因此與具有狹小間隙的設(shè)計(jì)相比減少噪聲的發(fā)生。通過(guò)氣體基于轉(zhuǎn)子葉片32的形狀高的加速度，剩余氣體在中心以高速朝外殼壁54的方向輸送。由此在斷流間隙64內(nèi)形成一個(gè)壓力，它對(duì)進(jìn)口起密封作用，所以斷流間隙64的作用如同一個(gè)動(dòng)態(tài)氣體密封裝置。通過(guò)這種壓力，最大程度截?cái)鄰倪M(jìn)口18直接向出口30短路流動(dòng)。

由此獲得一種用于可壓縮介質(zhì)的側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)，它允許以不那么精確的公差制造，因?yàn)樵跀嗔鲄^(qū)內(nèi)的間隙可以明顯加大，盡管如此，從進(jìn)口直接到出口仍能提供足夠的密封性。這相應(yīng)地降低生產(chǎn)成本和裝配費(fèi)用。通過(guò)斷流器在旋轉(zhuǎn)部分與固定部分之間較大的間距以及較小的角度范圍，進(jìn)一步降低對(duì)結(jié)冰和污垢的敏感度?；谳斔屯ǖ赖男谐涕L(zhǎng)度產(chǎn)生高的壓差，通過(guò)它在斷流器間隙內(nèi)造成動(dòng)態(tài)氣密效果，與此同時(shí)無(wú)需擔(dān)心會(huì)限制輸送能力。

但應(yīng)明確指出，在實(shí)施例中說(shuō)明的側(cè)通道鼓風(fēng)機(jī)各種變更是可能的，并不脫離主權(quán)利要求的保護(hù)范圍。例如可以改變驅(qū)動(dòng)器、進(jìn)口和出口、斷流和排流結(jié)構(gòu)或固定和密封結(jié)構(gòu)。同樣還可以設(shè)想其他變更。