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Title:
TURBOMACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/086658
Kind Code:
A1
Abstract:
The subject matter of the invention is a turbomachine comprising a housing (1), an electromotor (2) arranged in the housing (1), the electromotor (2) having a stator (3) and a rotor (4) arranged on a shaft (5), also comprising at least one impeller (6), which is driven by the shaft (5), has at least one ring of blades (11) that delimit blade chambers, and is arranged in a pump housing (7), and further comprising a lateral channel (12), which is arranged in the pump housing (7), lies opposite each respective ring of blade chambers, and extends from a pump inlet (13) as far as a pump outlet (14). A ramp (15) is arranged at the end of the lateral channel (12) in the radially internal half (18) of the lateral channel (12), which ramp rises in the direction of flow from the channel floor (17) up to the height of the pump housing wall (16), while the lateral channel (12) transitions into the pump outlet (14) at its radially external half (19).

Inventors:
BENDER, Klaus-Werner (Hermann-Löns-Straße 9, Münzenberg, 35516, DE)
KÖPPLER, Peter (Windeckerstraße 14, Bad Vilbel, 61118, DE)
Application Number:
EP2013/074990
Publication Date:
June 12, 2014
Filing Date:
November 28, 2013
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
F04D23/00; F04D5/00
Foreign References:
US20030068221A12003-04-10
DE1528705A11969-05-08
US20010028844A12001-10-11
DE10211890A12002-10-31
DE102006001568A12006-07-27
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Claims:
Patentansprüche

Strömungsmaschine mit einem Gehäuse, einem in dem Ge¬ häuse angeordneten Elektromotor, wobei der Elektromotor einen Stator und einen auf einer Welle angeordneten Rotor, mindestens einem von der Welle angetriebe¬ nen Laufrad mit mindestens einem Kranz von Schaufel¬ kammern begrenzenden Laufschaufeln, welches in einem Pumpengehäuse angeordnet ist, und mit im Pumpengehäuse angeordneten und je einem Kranz von Schaufelkammern gegenüberliegendem Seitenkanal, der sich von einem Pumpeneinlass bis zu einem Pumpenauslass erstreckt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass am En¬ de des Seitenkanals (12) in der radial inneren Hälfte (18) des Seitenkanals (12) eine Rampe ( 15 ) angeordnet ist, die vom Kanalgrund (17) beginnend in Strömungs¬ richtung bis auf die Höhe der Pumpengehäusewand (16) ansteigt und dass der Seitenkanal (12) mit seiner ra¬ dial außen liegenden Hälfte (19) in den Pumpenauslass (14) übergeht.

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 Oberfläche der Rampe (15) konvex in Richtung des Laufrades (6) ge¬ wölbt ist.

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 sich die Rampe (15) über einen Seitenkanallänge von 10° bis 50° erstreckt

Strömungsmaschine nach zumindest einem der vorherge¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sich die Mündung des Seitenka¬ nals (12) in den Pumpenauslass (14) in Strömungsrichtung gesehen nach der Rampe (15) anschließt. Strömungsmaschine nach zumindest einem der vorherge¬ henden Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sich die Anordnung der Rampe (15) und die Mündung des Seitenkanals (12) in den Pum- penauslass (14) in Strömungsrichtung gesehen überlappen .

Strömungsmaschine nach zumindest einem der vorherge¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sich der Durchmesser der Mündung des Seitenkanals (12) in den Pumpenauslass (14) in Strömungsrichtung stetig auf einen größeren Durchmesser des Pumpenauslasses (14) erweitert.

Description:
Beschreibung

Strömungsmaschine

Gegenstand der Erfindung ist eine Strömungsmaschine mit ei ¬ nem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Elektromo ¬ tor, wobei der Elektromotor einen Stator und einen auf einer Welle angeordneten Rotor, mindestens einem von der Welle angetriebenen Laufrad mit mindestens einem Kranz von Schaufelkammern begrenzenden Laufschaufeln, welches in einem Pumpengehäuse angeordnet ist, und mit im Pumpengehäuse angeordneten und je einem Kranz von Schaufelkammern gegenüberliegendem Seitenkanal, der sich von einem Pumpeneinlass bis zu einem Pumpenauslass erstreckt.

Solche Strömungsmaschinen sind seit langem bekannt und werden zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere Kraftstoff, oder zum Fördern von Gasen, insbesondere Luft, verwendet. Über den Pumpeneinlass wird das zu fördernde Medium ange ¬ saugt und über den Seitenkanal und die Schaufelkammern zum Pumpenauslass gefördert. Dabei zirkuliert die Strömung zwi ¬ schen Seitenkanal und Schaufelkammern. Nachteilig ist, dass beim Übergang in oder von der Zirkulationsströmung Strömungsverluste auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strö ¬ mungsmaschine zu schaffen, welche geringere Strömungsver ¬ luste aufweist.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass am Ende des Seitenka ¬ nals in der radial inneren Hälfte des Seitenkanal eine Ram ¬ pe angeordnet ist, die vom Kanalgrund beginnend in Strö ¬ mungsrichtung bis auf die Höhe der Pumpengehäusewand an ¬ steigt und der Seitenkanal mit seiner radial außen liegen ¬ den Hälfte in den Pumpenauslass übergeht. Mit der Anordnung der Rampe wird der Teil der Zirkulations ¬ strömung, welcher in den Seitenkanal eintritt, umgeleitet. Gleichzeitig gelangt nur der aus dem Seitenkanal austreten ¬ de Teil der Zirkulationsströmung zum Pumpenauslass , da der Seitenkanal lediglich mit seiner radial außen liegenden Hälfte in den Pumpenauslass übergeht. Mit der Auswahl des Teils der Strömung, die in den Pumenauslass strömt, und dem Umleiten des anderen Teils werden insgesamt verbesserte Strömungsverhältnisse erreicht, die weniger Strömungsver- luste und somit einen verbesserten Wirkungsgrad der Strö ¬ mungsmaschine zur Folge haben. Zudem besitzt der Übergang zum Pumpenauslass einen kleineren Querschnitt als bislang üblich, wodurch es zu einer weiteren Druckerhöhung des zu fördernden Mediums kommt. Ein weiterer Vorteil besteht da- rin, dass die konstruktiven Maßnahmen keine zusätzlichen

Kosten verursachen, so dass die Strömungsmaschine mit ver ¬ besserten Eigenschaften bei gleichen Kosten hergestellt werden kann. Es hat sich gezeigt, dass eine zuverlässige Umleitung der Teilströmung dann erreicht wird, wenn die Oberfläche der Rampe konvex in Richtung des Laufrades gewölbt ist.

In Abhängigkeit von den geometrischen Abmessungen und den Druckverhältnissen hat sich eine Länge der Rampe von 10° bis 50° der Seitenkanallänge herausgestellt.

Sofern sich die Mündung des Seitenkanals in den Pumpenaus ¬ lass in Strömungsrichtung gesehen nach der Rampe an- schließt, erfolgt eine gute Umleitung der Teilströmung mit anschließendem Überströmen zum Pumpenauslass.

Eine verlängerte wirksame Seitenkanallänge wird gemäß einer anderen Ausgestaltung dadurch erreicht, dass die Rampe in Strömungsrichtung versetzt wird, so dass sich die Anordnung der Rampe und die Mündung des Seitenkanals in den Pumpen ¬ auslass in Strömungsrichtung gesehen überlappen. Sofern sich beim Übergang vom Seitenkanal in den Pumpenauslass Verwirbelungen bilden, können diese dadurch minimiert werden, dass sich der Durchmesser der Mündung des Seitenka- nals in den Pumpenauslass in Strömungsrichtung stetig auf einen größeren Durchmesser des Pumpenauslasses erweitert. Durch die Querschnittsvergrößerung erfolgt eine Beruhigung der Strömung, die geringfügigen Druckverluste sind dabei vernachlässigbar .

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher be ¬ schrieben. Es zeigt in:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Strömungsmaschine und

Fig. 2 den Auslassbereich des Seitenkanals.

Die Strömungsmaschine in Figur ein besitzt ein Gehäuse 1, in dem ein Elektromotor 2 angeordnet ist. Der Elektromotor 2 umfasst einen Stator 3 und einen auf einer Welle 5 ange ¬ ordneten Rotor 4. Die Welle 5 treibt ein Laufrad 6 an, wel ¬ ches in einem Pumpengehäuse 7 angeordnet ist. Das Pumpenge ¬ häuse besteht aus einem Pumpenboden 8 und einem Pumpende ¬ ckel 9, die durch einen Distanzring 10 voneinander beab- standet sind. Das Laufrad 6 beinhaltet auf seiner dem Pum ¬ pendeckel 9 zugewandten Seite einen Kranz von Schaufelkammern begrenzenden Laufschaufeln 11. Im Pumpendeckel 9 des Pumpengehäuses 7 ist dem Kranz von Schaufelkammern gegenüberliegend ein Seitenkanal 12 zugeordnet. Der Seitenkanal 12 erstreckt sich von einem Pumpeneinlass 13 bis zu einem Pumpenauslass 14, die beide im Pumpendeckel 9 angeordnet sind. Pumpeneinlass 13 und Pumpenauslass liegen gewöhnlich nebeneinander und sind nur zur besseren Darstellung beide in die Zeichenebene verlegt. Die Schaufelkammern und der Seitenkanal 12 besitzen jeweils einen halbkreisförmigen

Querschnitt. Die sich in den Schaufelkammern und dem Sei- tenkanal 12 ausbildende Zirkulationsströmung ist mit Pfei ¬ len angedeutet .

Figur 2 zeigt den Seitenkanal 12 mit dem Pumpenauslass 14 in der Form eines separaten Bauteils, indem er aus dem Pumpendeckel 9 des Pumpengehäuses 7 herausgeschnitten wurde. Die schraffierte Fläche zeigt den halbkreisförmigen Kanal ¬ querschnitt. Am Ende des Seitenkanals 12 ist in der radial inneren Hälfte 18 des Seitenkanals 12 eine Rampe 15 ange- ordnet. Die Rampe 15 steigt vom Kanalgrund 17 beginnend in Strömungsrichtung bis auf die Höhe der Pumpengehäusewand 16, wobei die Rampe 15 in Richtung des nicht dargestellten Laufrades konkav gewölbt ist. Mit seiner radial außen lie ¬ genden Hälfte 19 geht der Seitenkanal 12 in den Pumpenaus- lass 14 über. Die Rampe 15 und die Mündung des Seitenkanals 12 in den Pumpenauslass 14 sind in Strömungsrichtung gesehen überlappend angeordnet. An den Seitenkanal 12 schließt sich in Strömungsrichtung der Abstreifer 20 und anschließend der nicht dargestellte Pumpeneinlass an.