GEBLÄSE MIT DRUCKMESSSTELLE

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Turboverdichter, umfassend ein Laufrad (1) zum Verdichten eines kompressiblen Fluids, wobei dem Laufrad (1) zur Führung des Fluids eine Strömungsführungseinrichtung (2) und dieser eine vom Fluid beaufschlagte Druckmessstelle (3) zugeordnet ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass der Druckmessstelle (3) zur Ausbildung eines pneumatisch mit einer Hauptströmung des Fluids verbundenen Totwasserbereichs ein Strömungsabschirmelement (4) zugeordnet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Turboverdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Ein Turboverdichter der eingangs genannten Art ist aus dem Patentdokument DE 197 26 547 A1 bekannt. Dieser Turboverdichter besteht aus einem Laufrad zum Verdichten eines kompressiblen Fluids (insbesondere Luft), wobei dem Laufrad zur Führung des Fluids eine Strömungsführungseinrichtung und dieser eine vom Fluid beaufschlagte Druckmessstelle zugeordnet ist. Bei dieser Lösung sind in einer Messebene rund um den Umfang der als Einlaufdüse ausgebildeten Strömungsführungseinrichtung mehrere Druckmessstellen angeordnet, um einen gemittelten Druckmesswert zu bestimmen. Diese Konstruktion ist insoweit aufwändig.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Turboverdichter der eingangs genannten Art, der wahlweise als Axial- oder Radialverdichter ausgebildet sein kann, zu verbessern. Insbesondere soll ein Turboverdichter geschaffen werden, bei dem mit weniger Aufwand ein vergleichbar gutes Druckmessergebnis erzielt werden kann.

[0004] Diese Aufgabe ist mit einem Turboverdichter der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

[0005] Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass der Druckmessstelle zur Ausbildung eines pneumatisch mit einer Hauptströmung des Fluids (insbesondere der Luft) verbundenen Totwasserbereichs ein Strömungsabschirmelement zugeordnet ist.

[0006] Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung somit dadurch aus, dass durch das Strömungsabschirmelement - hinter diesem abgeschirmt von der Hauptströmung - ein vorzugsweise mehrere druckmessstellengroßes Totwassergebiet für das Fluid geschaffen wird, d. h. es findet zwangsläufig über diesen Bereich ein Druckausgleich im von der Hauptströmung nicht weiter gestörten Fluid statt, so dass mit der Druckmessstelle, obwohl diese im Grunde nur an einem singulären Punkt vom Fluid beaufschlagt wird, ein Mittelwert gemessen werden kann. Bildet man dabei, was bevorzugt ist und weiter unten noch genauer erläutert wird, das Strömungsabschirmelement als Ring oder auch Teilring rund um die Strömungsführungseinrichtung aus, so kann letztlich mit einer einzigen Druckmessstelle ein für den Gesamtumfang geltender mittlerer Druckmesswert erfasst werden.

[0007] Der aus der Strömungslehre bekannte Begriff "Totwasserbereich" (siehe auch http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Totwas-ser&oldid=135818888) bezieht sich im vorliegenden Kontext selbstverständlich nicht auf Wasser, sondern auf das zu verdichtende kompressible Fluid, hier insbesondere Luft.

[0008] Die Maßgabe "druckmessstellengroß" bezieht sich auf eine maximale Erstreckung der Druckmessstelle quer zur Hauptströmungsrichtung. Ist die Druckmessstelle beispielsweise, was regelmäßig der Fall sein wird, im Querschnitt kreisförmig, so bezieht sich die Maßgabe "druckmessstellengroß" auf den Durchmesser der Druckmessstelle.

[0009] Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Turboverdichters ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

[0010] Der Vollständigkeit halber wird noch auf das dem eingangs genannten Patentdokument DE 197 26 547 A1 in diesem Kontext technisch ähnliche Patentdokument EP 0 419 798 A1 hingewiesen.

[0011] Der erfindungsgemäße Turboverdichter einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

[0012] Es zeigt (jeweils perspektivisch)

Figur 1

im Schnitt den Turboverdichter mit dem erfindungsgemäßen Strömungsabschirmelement von oben und einem der Einfachheit halber nur schematisch dargestellten Laufrad;

Figur 2

das Strömungsabschirmelement gemäß Figur 1 von unten;

Figur 3

ungeschnitten den Turboverdichter gemäß Figur 1; und

Figur 4

eine Ausschnittsvergrößerung von Figur 1.

[0013] Der in den Figuren dargestellte und als Gebläse für einen Heizungsbrenner verwendete Turboverdichter besteht zunächst in an sich bekannter Weise aus einem (nur schematisch dargestellten) Laufrad 1 zum Verdichten eines kompressiblen Fluids (hier Luft), wobei dem Laufrad 1 zur Führung des Fluids eine Strömungsführungseinrichtung 2 und dieser eine vom Fluid beaufschlagte Druckmessstelle 3 zugeordnet ist.

[0014] Ferner ist vorgesehen, dass der Turboverdichter als Radialverdichter ausgebildet ist und die Strömungsführungseinrichtung 2 dementsprechend einen zum Laufrad 1 axialen Zuströmbereich 5, ein schneckenförmig um das Laufrad 1 angeordnetes Gehäuse 11 und einen zum Gehäuse 11 tangentialen bzw. zum Laufrad 1 radialen Abströmbereich 12 aufweist.

[0015] Wesentlich für den erfindungsgemäßen Turboverdichter ist nun, dass der Druckmessstelle 3 zur Ausbildung eines pneumatisch mit einer Hauptströmung des Fluids verbundenen Totwasserbereichs bzw. Totwasserraums ein Strömungsabschirmelement 4 zugeordnet ist.

[0016] Wie bereits erläutert, ist dem Laufrad 1 ein von der Strömungsführungseinrichtung 2 gebildeter Zuströmbereich 5 zugeordnet. Bezüglich des Strömungsabschirmelements 4 ist dabei besonders bevorzugt vorgesehen, dass dieses am Zuströmbereich 5 angeordnet ist.

[0017] Ferner ist vorgesehen, dass der Zuströmbereich 5 als eine sich in Richtung Laufrad 1 kontinuierlich verjüngende Düse ausgebildet ist, wobei in diesem Fall (siehe hierzu insbesondere Figur 1) das Strömungsabschirmelement 4 unter Ausbildung eines den Totwasserbereich bzw. den Totwasserraum bildenden Spaltes 6 konturangepasst an der bzw. zur Düse angeordnet ist.

[0018] Weiterhin ist vorgesehen, dass der Totwasserbereich einerseits von der Strömungsführungseinrichtung 2 und andererseits vom Strömungsabschirmelement 4 umschlossen ausgebildet ist.

[0019] Wie eingangs bereits erwähnt, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Strömungsabschirmelement 4 als einen insbesondere runden Zuströmbereich 5 des Laufrades 1 umschließender Ring oder mindestens Teilring ausgebildet ist. Dabei ist außerdem zwischen dem Strömungsführungsbereich 2 und dem ringförmig ausgebildeten Strömungsabschirmelement 4 ein ringförmiger Totwasserbereich ausgebildet, d. h. es stellt sich über den gesamten Umfang des ringförmigen Totwasserraums ein Druckausgleich ein, so dass der an der hauptströmungsseitigen Druckmessstelle 3 gemessene Druckwert letztlich einen representativen Druckmittelwert des Zuströmbereichs 5 darstellt.

[0020] Da dieser (absolute) Druckwert allerdings auch vom Umgebungsdruck des Turboverdichters abhängt, ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass in einem von der Hauptströmung des Fluids unbeeinflussten Bereich eine Zusatzdruckmessstelle 7 angeordnet ist, die dazu dient, den Umgebungsdruck zu erfassen, so dass durch Bildung des Differenzdruckes Rückschlüsse auf die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids und damit bei bekannter Dichte auf den Volumenstrom des Fluids gezogen werden können.

[0021] Noch etwa genauer betrachtet, ist am Strömungsabschirmelement 4 für die Zusatzdruckmessstelle 7 ein Zusatztotwasserbereich 8 vorgesehen. Dieser ist dabei pneumatisch mit der Umgebung des Turboverdichters verbunden, aber von der Hauptströmung des Fluids abgeschirmt ausgebildet. Oder nochmals in anderen Worten ausgedrückt: Die Zusatzdruckmessstelle 7 ist hauptströmungsabgewandt am Strömungsabschirmelement 4 angeordnet.

[0022] Die beiden Druckmessstellen 3 und 7 dienen dabei im vorliegenden Anwendungsfall letztlich zur Einstellung des Brennstoff-Luft-Gemisches des Heizungsbrenners, wobei noch etwas konkreter betrachtet, zur Volumenstrombestimmung der Hauptströmung des Fluids eine mit der Druckmessstelle 3 und der Zusatzdruckmessstelle 7 verbundene, typischerweise in die Heizungsregelung integrierte Recheneinheit vorgesehen ist. Dabei weisen wahlweise die Druckmessstelle 3 und/oder die Zusatzdruckmessstelle 7 einen Schlauchanschlussstutzen 9 auf, über den diese dann letztlich mit geeigneten, nicht extra dargestellten Druckmesseinrichtungen verbunden sind.

[0023] Nochmals mit Verweis auf Figur 1 ist weiterhin bevorzugt zwischen einem Strömungsbereich der Hauptströmung des Fluids und dem Totwasserbereich eine Verbindungsöffnung 10 vorgesehen. Dabei ist eine Hauptebene der Verbindungsöffnung 10 im wesentlichen parallel zur Hauptströmung des Fluids orientiert angeordnet, wobei die Maßgabe "im wesentlichen" zum Ausdruck bringt, dass die Hauptströmung letztlich einfach an der Verbindungsöffnung 10 vorbei- und eben nicht in den Totwasserbereich hineinströmt.

[0024] Weiterhin zeigt insbesondere Figur 4, dass der Totwasserbereich als (abgesehen von der Druckmessstelle 3) ausschließlich zur Verbindungsöffnung 10 hin geöffneter Spalt 6 ausgebildet ist.

[0025] Schließlich sind, wie aus den Figuren ersichtlich, zur Führung der Hauptströmung des Fluids am Strömungsabschirmelement 4 (strömungsführungseinrichtungabgewandt bzw. gehäuseabgewandt) mehrere vorzugsweise rippenförmige Strömungsleitelemente 13 angeordnet. Dabei ist jeweils eine Hauptebene des Strömungsleitelements 13 auf eine Hauptachse des Laufrades 1 ausgerichtet ausgebildet.

[0026] Der erfindungsgemäße Turboverdichter funktioniert wie folgt:

Das Laufrad 1 wird typischerweise mit einem (nicht dargestellten) Elektromotor in Drehung versetzt. Dies führt dazu, dass Luft über den Zuströmbereich 5 angesaugt wird. Diese Luft passiert das Laufrad 1 und wird komprimiert zum Abströmbereich 12 gefördert. Im Anschluss daran wird der Luft eine von der Regelungseinheit definierte Menge Brennstoff, insbesondere Gas, zugesetzt, um eine Brennstoff-Luft-Gemisch zu bilden. Die genannte Regelungseinheit verwendet dabei die an den beiden Druckmessstellen 3 und 7 ermittelten Druckmesswerte, wobei diese Dank der erfindungsgemäßen Lösung ausreichend genau sind und auf weitere, bisher erforderliche Messungen am übrigen Umfang des Zuströmbereichs 5 verzichtet werden kann.

Bezugszeichenliste

[0027] 

1

Laufrad

2

Strömungsführungseinrichtung

3

Druckmessstelle

4

Strömungsabschirmelement

5

Zuströmbereich

6

Spalt

7

Zusatzdruckmessstelle

8

Zusatztotwasserbereich

9

Schlauchanschlussstutzen

10

Verbindungsöffnung

11

Gehäuse

12

Abströmbereich

13

Strömungsleitelement

Ansprüche

1. Turboverdichter, umfassend ein Laufrad (1) zum Verdichten eines kompressiblen Fluids, wobei dem Laufrad (1) zur Führung des Fluids eine Strömungsführungseinrichtung (2) und dieser eine vom Fluid beaufschlagte Druckmessstelle (3) zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druckmessstelle (3) zur Ausbildung eines pneumatisch mit einer Hauptströmung des Fluids verbundenen Totwasserbereichs ein Strömungsabschirmelement (4) zugeordnet ist.

2. Turboverdichter nach Anspruch 1, wobei dem Laufrad (1) ein von der Strömungsführungseinrichtung (2) gebildeter Zuströmbereich (5) zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Strömungsabschirmelement (4) am Zuströmbereich (5) angeordnet ist.

3. Turboverdichter nach Anspruch 2, wobei der Zuströmbereich (5) als eine sich in Richtung Laufrad (1) kontinuierlich verjüngende Düse ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Strömungsabschirmelement (4) unter Ausbildung eines den Totwasserbereich bildenden Spaltes (6) konturangepasst an der Düse angeordnet ist.

4. Turboverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Totwasserbereich einerseits von der Strömungsführungseinrichtung (2) und andererseits vom Strömungsabschirmelement (4) umschlossen ausgebildet ist.

5. Turboverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Strömungsabschirmelement (4) als einen insbesondere runden Zuströmbereich (5) des Laufrades (1) umschließender Ring oder mindestens Teilring ausgebildet ist.

6. Turboverdichter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Strömungsführungsbereich (2) und dem ringförmig ausgebildeten Strömungsabschirmelement (4) ein ringförmiger Totwasserbereich ausgebildet ist.

7. Turboverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem von der Hauptströmung des Fluids unbeeinflussten Bereich eine Zusatzdruckmessstelle (7) angeordnet ist.

8. Turboverdichter nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Strömungsabschirmelement (4) für die Zusatzdruckmessstelle (7) ein Zusatztotwasserbereich (8) vorgesehen ist.

9. Turboverdichter nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zusatztotwasserbereich (8) pneumatisch mit der Umgebung des Turboverdichters verbunden, aber von der Hauptströmung des Fluids abgeschirmt ausgebildet ist.

10. Turboverdichter nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Volumenstrombestimmung der Hauptströmung des Fluids eine mit der Druckmessstelle (3) und der Zusatzdruckmessstelle (7) verbundene Recheneinheit vorgesehen ist.

Zeichnung