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Patent Searching and Data


Title:
RADIAL COMPRESSOR HAVING IRIS DIAPHRAGM MECHANISM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/211136
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a radial compressor having a specially designed iris diaphragm mechanism. This mechanism is characterised in that only one single disc is driven directly by an actuation element, while the further discs are driven by the respective preceding disc via the movement of said main disc. This results in a particularly simple embodiment of the iris diaphragm mechanism. The invention also relates to a disc for an iris diaphragm mechanism of this type and to a charging device having a radial compressor of this type.

Inventors:
BOGNER, Mathias (Wendelinstraße 6, Straubing, 94315, DE)
SCHÄFER, Christoph (Bergstr. 10, Coburg, 96450, DE)
SLAVIC, Sasa (Am Rohrbach 30, Heidelberg, 69126, DE)
Application Number:
EP2019/060482
Publication Date:
November 07, 2019
Filing Date:
April 24, 2019
Export Citation:
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Assignee:
CPT GROUP GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
F04D27/02; F04D29/42; F04D29/46; F16K3/03
Domestic Patent References:
WO2019052731A12019-03-21
Foreign References:
EP3236077A12017-10-25
US20090095350A12009-04-16
US20170320470A12017-11-09
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
WALDMANN, Alexander (Continental Automotive GmbH, Postfach 22 16 39, München, 80506, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Radialverdichter für eine Aufladevorrichtung eines Verbrennungsmotors mit einem in einem Verdichtergehäuse angeordneten Verdichterrad, einem Frischluft zuführ- kanal zum Leiten eines Frischluftmassenstroms auf das Verdichterrad und einem stromauf vor dem Verdichterrad im Frischluftzuführkanal angeordneten Irisblendenme chanismus, der eine Vielzahl von Lamellen zum Öffnen und Schließen einer Blendenöffnung aufweist, um einen Strömungsguerschnitt für den Frischluftmassenstrom variabel einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Lamellen (1,10) eine von einem Be tätigungselement (20) zur Verstellung betätigte Hauptlamelle (1) und von dieser zur Verstellung geführte Lamellen (10) aufweist; alle Lamellen (1,10) am Verdichtergehäuse oder einem anderen festen Bauteil drehbar gelagert sind; und alle Lamellen (1,10) eine Führungsnut (4,13) besitzen, in die ein Führungselement (3,12) der jeweils be nachbarten Lamelle zum Verstellen der Folgelamelle eingreift .

2. Radialverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn

zeichnet, dass die Hauptlamelle (1) eine Hauptausnehmung (5) aufweist, mit der ein linear oder rotatorisch wirkender Betätigungsstift als Betätigungselement (20) zusammenwirkt .

3. Radialverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Führungselement (3,12) als in die Führungsnut (4,13) der Folgelamelle eingreifender und in dieser beweglicher Zapfen ausgebildet ist. . Radialverdichter nach einem der vorangehenden An

sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lamellen (1,10) einen am Verdichtergehäuse oder einem anderen festen Bauteil drehbar gelagerten Lagerzapfen (2,11) besitzen .

5. Radialverdichter nach einem der vorangehenden An

sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geführten Lamellen (10), abgesehen von der Hauptausnehmung (5), mit der Hauptlamelle (1) identisch ausgebildet sind.

6. Radialverdichter nach einem der vorangehenden An

sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lamellen (1,10) etwa die Form eines halben Kreisringes besitzen.

7. Radialverdichter nach einem der vorangehenden An

sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungs element (3,12) und der Lagerzapfen (2,11) einer Lamelle (1,10) in deren Endbereichen angeordnet sind.

8. Lamelle für einen Irisblendenmechanismus eines Radi alverdichters nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie etwa die Form eines halben Kreisringes besitzt und eine Führungsnut (4, 13) , ein Führungselement (3,12) und ein Lagerelement (2,11) aufweist .

9. Lamelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3,12) und das Lagerelement (2,11) in den Endbereichen der Lamelle (1,10) angeordnet sind.

10. Lamelle nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnut (4,13) im La- mellenabschnitt benachbart zum Lagerelement (2,11) angeordnet ist .

11. Aufladevorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Radialverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

Description:
Beschreibung

Radialverdichter mit Irisblendenmechanismus

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialverdichter für eine Aufladevorrichtung eines Verbrennungsmotors mit einem in einem Verdichtergehäuse angeordneten Verdichterrad, einem Frischluftzufuhrkanal zum Leiten eines Frischluftmassenstroms auf das Verdichterrad und einem stromauf vor dem Verdichterrad im Frischluft zuführkanal angeordneten Irisblendenmechanismus, der eine Vielzahl von Lamellen zum Öffnen und Schließen einer Blendenöffnung aufweist, um einen Strömungsguerschnitt für den Frischluftmassenstrom variabel einzustellen.

Ein derartiger Radialverdichter ist bereits in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung vorgeschlagen worden. Dieser Radialverdichter zeichnet sich dadurch aus, dass der Irisblendenmechanismus mehrere Lamellen aufweist, wobei jede Lamelle zumindest einen ersten und einen zweiten Lamellenab schnitt besitzt und wobei zumindest zwischen dem ersten La mellenabschnitt und dem zweiten Lamellenabschnitt der jeweiligen Lamelle ein Versatz hin zu einer Haupterstreckungsebene der Lamelle senkrechten Richtung ausgebildet ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Konzept zum Bewegen der einzelnen Lamellen zum Öffnen und zum Schließen der entsprechenden Blendenöffnung. Es ist im Stand der Technik bekannt, die Lamellen zum Öffnen und Schließen der Blendenöffnung mit Hilfe einer Betätigungseinrichtung zu bewegen, die einen Betätigungshebel und einen Verstellring mit zwei Fingern aufweist. Der Betätigungshebel ist zwischen dem Verstellring mit den beiden Fingern angeordnet. Wenn sich der Hebel dreht, wird der Verstellring gedreht. Auf der Unterseite des Verstellringes sind Nuten angeordnet, die jede Lamelle des Irisblendenme- chanismus führen. Dabei entspricht die Zahl der Nuten der Zahl der Lamellen. Jede Lamelle hat zwei Zapfen, wobei einer im Verdichtergehäuse fixiert ist und der andere in einer Nut des Verstellringes geführt ist. Um eine Lamelle zu drehen, muss daher das Betätigungselement den Verstellring drehen, der sämtliche Lamellen zum Öffnen oder Schließen der Blendenöffnung dreht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radialverdichter der vorstehend beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, bei dem der Irisblendenmechanismus einen besonders einfachen Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Radialverdichter der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Vielzahl der Lamellen eine von einem Betätigungselement zur Verstellung betätigte Hauptlamelle und von dieser zur Ver stellung geführte Lamellen aufweist; alle Lamellen am Verdichtergehäuse oder einem anderen festen Bauteil drehbar gelagert sind; und alle Lamellen eine Führungsnut besitzen, in die ein Füh rungselement der jeweils benachbarten Lamelle zum Verstellen der Folgelamelle eingreift.

Die Erfindung schlägt somit ein Konzept eines Irisblendenme chanismus vor, das selbstführende Lamellen aufweist. Ein Be tätigungselement greift daher nicht mehr sämtliche Lamellen (über einen Verstellring) an, sondern auf direkte Weise nur noch eine Hauptlamelle, während die anderen Lamellen von dieser Hauptlamelle zum Öffnen oder Schließen der Blendenöffnung angetrieben bzw. bewegt werden. Hierdurch ergibt sich eine Reihe von Vorteilen: Die Kinematik ist sehr einfach, da das vorgesehene Betäti gungselement nur eine einzige Lamelle direkt antreibt. Es muss kein zusätzliches Axial- und Radiallager vorgesehen werden. Es ist nur eine minimale Anzahl von sich bewegenden Teilen er forderlich, wobei sich nur diejenigen Teile bewegen, die bewegt werden müssen. In Axialrichtung wird nur ein geringer Raum benötigt .

Ferner ist nur eine einfache Abdichtung erforderlich.

Der Mechanismus kann über ein linear oder rotatorisch wirkendes Betätigungselement betrieben werden. Hierzu wird nur eine niedrige Antriebskraft benötigt.

Insgesamt ergibt sich eine einfache Konstruktion, eine einfache Montage und ein geringer Kostenaufwand.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung greift das vorgesehene Be tätigungselement nur eine einzige Lamelle, nämlich die

Hauptlamelle, an. Diese gibt die Bewegung an die nächste geführte Lamelle weiter, die entsprechend drehbar gelagert ist, aber nicht direkt mit dem Betätigungselement in Verbindung steht. Die erste geführte Lamelle gibt dann ihre Bewegung an die zweite geführte Lamelle weiter etc., bis der Kreis geschlossen ist und die letzte geführte Lamelle wieder die Hauptlamelle beaufschlagt. Alle Lamellen sind mit einer Führungsnut versehen, in die ein Führungselement der jeweils benachbarten Lamelle zum Verstellen der Folgelamelle eingreift. Das Führungselement wird hierbei in der Führungsnut bis zum Ende derselben (Anschlag) bewegt und bewirkt somit die Bewegung der Folgelamelle etc. Bei der Bewegung in eine Richtung wird die Blendenöffnung auf diese Weise zunehmend geschlossen, während sie bei einer Bewegung in der entgegengesetzten Richtung zunehmend geöffnet wird.

In Weiterbildung der Erfindung besitzt die Hauptlamelle eine Hauptausnehmung, mit der ein linear oder rotatorisch wirkender Betätigungsstift als Betätigungselement zusammenwirkt. Mit einer solchen linearen oder rotatorischen Bewegung des Betä tigungsstiftes wird das Öffnen oder Schließen des Irisblen denmechanismus initiiert, wobei, wie vorstehend erläutert, die Hauptlamelle ihre Bewegung auf die geführten Lamellen zum Öffnen oder Schließen überträgt.

Was die Kopplung der Lamellen untereinander anbetrifft, so ist diese über ein in eine Führungsnut der Folgelamelle eingreifendes Führungselement realisiert. Dieses Führungselement ist vor zugsweise als in die Führungsnut der Folgelamelle eingreifender und in dieser beweglicher Zapfen ausgebildet.

Ferner besitzen alle Lamellen vorzugsweise einen am Verdich tergehäuse oder einem anderen festen Bauteil drehbar gelagerten Lagerzapfen. Zum Öffnen oder Schließen führen daher die Lamellen im Wesentlichen eine Schwenkbewegung um den jeweiligen La gerzapfen durch.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch eine besonders einfache Konstruktion aus. So sind vorzugsweise die geführten Lamellen, abgesehen von der Hauptausnehmung, mit der Haupt lamelle identisch ausgebildet.

Alle Lamellen besitzen vorzugsweise etwa die Form eines halben Kreisringes . Speziell sind das Führungselement und der Lagerzapfen einer Lamelle in deren Endbereichen angeordnet, wobei die Führungsnut vorzugsweise im Lamellenabschnitt benachbart zum Lagerzapfen angeordnet ist. Das bedeutet, dass die Lamellen in einem Endbereich schwenkbar gelagert sind, während sie mit dem im anderen Endbereich angeordneten Führungselement die Bewegung auf die jeweilige Folgelamelle übertragen, wobei dieses Füh rungselement wiederum in die in der benachbarten Lamelle an geordnete Führungsnut eingreift .

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Lamelle für einen Irisblendenmechanismus eines Radialverdichters der vorstehend beschriebenen Art . Die Lamelle besitzt etwa die Form eines halben Kreisringes und weist eine Führungsnut, ein Führungselement und ein Lagerelement auf. Dieser Aufbau entspricht den vorstehend beschriebenen geführten Lamellen, während die Hauptlamelle noch zusätzlich eine Einrichtung aufweist, die eine Verbindung mit dem vorgesehenen Betätigungselement des Irisblendenmechanismus herstellt. Bei dieser Einrichtung kann es sich um eine

Hauptausnehmung handeln, in die ein linear oder rotatorisch wirkender Betätigungsstift eingreift.

Vorzugsweise sind das Führungselement und das Lagerelement der Lamellen in den Endbereichen derselben angeordnet. Hierbei befindet sich die Führungsnut vorzugsweise im Lamellenabschnitt benachbart zum Lagerzapfen.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Auf ladevorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die mit einem Radialverdichter der vorstehend beschriebenen Art versehen ist. Die Aufladevorrichtung kann hierbei beispielsweise als Ab gasturbolader oder als ein elektromotorisch betriebener Lader oder als ein über eine mechanische Kopplung mit dem Verbren nungsmotor betriebener Lader ausgebildet sein. Der hier beschriebene Irisblendenmechanismus kann eine Vielzahl von Lamellen aufweisen, bei denen es sich um eine Hauptlamelle und um mindestens zwei geführte Lamellen handeln kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen :

Figur 1 eine Vorderansicht und eine Rückansicht einer

Hauptlamelle eines Irisblendenmechanismus;

Figur 2 eine Vorderansicht und eine Rückansicht einer geführten Lamelle eines Irisblendenmechanismus;

Figur 3 eine schematische Ansicht der Lamellen eines

Irisblendenmechanismus im aneinandergesetzten Zustand mit Betätigungselement, wobei zwei unterschiedliche Stellungen dargestellt sind; und

Figur 4 eine Ansicht wie Figur 3 mit Darstellung der in die Führungsnuten eingreifenden Führungszapfen.

In Verbindung mit dem nachfolgend erläuterten Ausführungs beispiel wird nur die Konstruktion des Irisblendenmechanismus mit den einzelnen Lamellen im Detail beschrieben. Die Ge samtkonstruktion des Radialverdichters wird hier nicht mehr erläutert. Diese kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie dies in der eingangs genannten älteren deutschen Patentanmeldung erläutert ist .

Stromauf vor dem Verdichterrad des Radialverdichters ist im Frischluftzuführkanal ein Irisblendenmechanismus angeordnet der in der Ansicht schematisch in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist und eine Vielzahl von in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Lamellen umfasst. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wirkt eine Hauptlamelle 1 mit zwei geführten Lamellen 10 zusammen. Die Hauptlamelle 1 ist in der linken Ansicht der Figur 1 in einer Rückansicht und in der rechten Ansicht der Figur 1 in einer Vorderansicht dargestellt . Eine geführte Lamelle ist in Figur 2 links in der Rückansicht und rechts in der Vorderansicht gezeigt.

Insgesamt besitzt der Irisblendenmechanismus daher drei La mellen. Er wird über einen linear wirkenden Betätigungs Stift 20 eines nicht dargestellten Betätigungsmechanismus betätigt, um die entsprechende Blendenöffnung des Mechanismus zumindest teilweise zu öffnen oder zu schließen. In Figur 3 ist links eine geöffnete Stellung und rechts eine teilweise geschlossene Stellung des Mechanismus dargestellt.

Der Betätigungsstift 20 greift in eine Hauptausnehmung 5 der in Figur 1 gezeigten Hauptlamelle 1 ein und bewirkt bei einer Linearbewegung ein Verschwenken der Hauptlamelle 1 um einen Lagerzapfen 2. Durch diese Schwenkbewegung bewegt sich ein Führungs zapfen 3 der Hauptlamelle 1 in einer Führungsnut 13 der Folgelamelle 10 bis zum Rand der Führungsnut 13 und verschwenkt auf diese Weise die Folgelamelle, welche wiederum mit einem Führungs zapfen 12 in eine Führungsnut 13 einer weiteren Folgelamelle 10 eingreift und auch diese verschwenkt.

Schließlich wirkt hierbei der Führungs zapfen 12 der zweiten Folgelamelle .

Diese Lamelle ist über einen Lagerzapfen 2 bzw. 11 am Ver dichtergehäuse drehbar bzw. schwenkbar gelagert. Es lässt sich daher zusammenfassen, dass bei der hier beschriebenen Lösung nur die Hauptlamelle 1 über das Betätigungselement 20 direkt an- getrieben wird, während die weiteren Lamellen lediglich durch die Bewegung der vorhergehenden Lamelle bewegt werden. Dieses Konzept stellt daher eine Abkehr von dem bekannten Konzept einer Bewegung des Irisblendenmechanismus über einen Verstellring dar, der mit jeder Lamelle direkt verbunden ist und an dieser angreift .