DE69507754T2 - Roots-Gebläse - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Drehgebläse der Roots-Bauart, und insbesondere auf solche Gebläse der Rückstrom-Bauart.
• Wie bekannt ist, umfassen Roots-Gebläse mit Flügeln versehene Rotoren, die in quer überlappenden, zylindrischen Kammern, welche von einem Gehäuse definiert sind, ineinandergreifend angeordnet sind. Räume zwischen benachbarten, nicht ineinandergreifenden Flügeln jedes Rotors übertragen Luftvolumina von einer Einlaßanschlußöffnung zu einer Auslaßanschlußöffnung, und zwar ohne mechanische Kompression der Luft in jedem Raum.
• Typischerweise werden Roots-Gebläse von der oben beschriebenen Bauart als Auflader bzw. Supercharger für Fahrzeugmotoren verwenden, wobei der Motor die mechanische Drehmomenteingabe zum Antrieb der Flügelrotoren liefert. Die zum Auslaßanschluß hin übertragenen Luftvolumina werden dann zum Vorsehen einer Druckverstärkung in der Einlaßsammelleitung des Fahrzeugmotors verwendet, und zwar in einer Weise, die in der Technik bekannt ist, und die nicht direkt relevant ist für die vorliegende Erfindung.
• Unter den Kriterien, die zur Auswertung von Roots-Gebläse-Aufladern verwendet werden, sind die Leistung, die zum Übertragen eines bestimmten Luftvolumens unter bestimmten Betriebsbedingungen erforderlich ist, sowie das Maß, um das sich die Temperatur der übertragenen Luft erhöht, während sie durch den Auflader strömt. Solche Temperaturanstiege der übertragenen Luft werden durch eine Abnahme des isentropischen Wirkungsgrads (auch als adiabatischer Wirkungsgrad bezeichnet) reflektiert, wie es im weiteren in größerer Einzelheit beschrieben wird.
• Die zum Antrieb des Aufladers erforderliche (Motor-)Leistung wird aus Sicht der Leistungsabgabe des Motors eindeutig als Leistungs"-Verlust" angesehen, und daher ist es erwünscht, die erforderliche Antriebsleistung zu minimieren. Im Fall eines Anstiegs der Lufttemperatur, wenn die Luft durch den Auflader übertragen wird, stellt dieser Temperaturanstieg auch einen Leistungsverlust dar. Typischerweise umfassen Fahrzeuge, die mit Zubehör wie Aufladern ausgerüstet sind einen Zwischenkühler (Intercooler), wobei eine Funktion des Zwischenkühlers darin besteht, die durch den Auflader zum Motor übertragene Luft zu kühlen. Je wärmer die durch den Zwischenkühler strömende Luft ist, desto mehr Leistung wird durch den Zwischenkühler verbraucht, um die Lufttemperatur herunter auf die erwünschte Temperatur für optimale Motoreffizienz zu bringen.
• Viel Entwicklungsarbeit wurde vom Anmelder der vorliegenden Erfindung dafür aufgebracht, um den volumetrischen Wirkungsgrad von Roots-Gebläse-Aufladern zu verbessern. Insbesondere war die Entwicklung darauf gerichtet, die Konfiguration der Auslaß- und Einlaßanschlüsse zu verbessern, wie es im U. S. Patent Nr. 4,768,934 und 5,078,583 gezeigt und beschrieben ist. Jedoch wurden noch größere Verbesserungen der Auflader-Effizienz gesucht, und insbesondere wurden besondere Anstrengungen unternommen, den isentropischen Wirkungsgrad des Aufladers zu verbessern. Es wurde erkannt, daß bei einigen Fahrzeuganwendungen ein wesentlicher Anstieg des isentropischen Wirkungsgrads des Aufladers ermöglicht würde, wenn es möglich wäre, den Zwischenkühler zu eliminieren, was eine große Kosteneinsparung für die Fahrzeughersteller darstellen würde.
• Es sei auch auf US-A-2,287,716 hingewiesen, die als Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1 verwendet wurde.
Zusammenfassung der Erfindung
• Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Drehgebläse der Rückstrom-Bauart vorzusehen, wobei die zum Antrieb des Drehgebläses erforderliche Leistung wesentlich reduziert wird und gleichzeitig der isentropische Wirkungsgrad des Gebläses wesentlich erhöht wird.
• Die obige und weitere Aufgaben der Erfindung werden erreicht durch Vorsehen eines verbesserten Drehgebläses der Rückstrom-Bauart, das eine Gehäuseanordnung aufweist einschließlich eines Lagerplattenteils, eines Gehäuseteils und eines Einlaßendwandteils. Der Gehäuseteil definiert zwei parallele, sich quer überlappende, zylindrische Kammern, deren Achsen eine Längsrichtung definieren. Der Lagerplattenteil definiert eine Innenseitenstirnfläche, und die zylindrischen Kammern sind an einem Auslaßende durch die Innenseitenstirnfläche begrenzt. Die Gehäuseanordnung definiert einen Einlaßanschluß, der allgemein zum Einlaßendwandteil hin angeordnet ist, und definiert ferner einen Auslaßanschluß, welcher allgemein zum Auslaßende hin angeordnet ist. Ein Paar von ineinandergreifenden Rotoren ist drehbar in den zylindrischen Kammern angeordnet, wobei jeder der Rotoren Flügel besitzt mit Vorderenden, die benachbart zum Einlaßendwandteil angeordnet sind, und mit Hinterenden, die benachbart zum Lagerplattenteil angeordnet sind. Der Eingriff der Rotorflügel miteinander bewirkt die Übertragung von Volumina von kompressiblem Strömungsmittel vom Einlaßanschluß zum Auslaßanschluß mittels Räumen benachbart zu nicht ineinandergreifenden Flügeln jedes Rotors. Der Auslaßanschluß definiert eine Anschlußstirnfläche, die allgemein senkrecht zur Längsrichtung angeordnet ist.
• Das verbesserte Drehgebläse ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstirnfläche des Auslaßanschlusses ungefähr in einer Ebene angeordnet ist, die durch die Innenseitenstirnfläche des Lagerplattenteils definiert ist.
• Gemäß einem beschränkteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das verbesserte Drehgebläse dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterenden des Rotors zusammenwirken, um einen Strömungsmittelausgangsbereich zu definieren, während sich die Rotoren drehen. Die Innenseitenstirnfläche des Lagerplattenteils definiert eine Entlastungs- oder Reliefkammer mit einer Entlastungs- oder Reliefoberfläche, die axial benachbart zum Strömungsmittelausgangsbereich angeordnet ist. Die Anschlußstirnfläche des Einlaßanschlusses ist ungefähr in einer Ebene angeordnet, die durch die Reliefoberfläche definiert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Fig. 1 ist ein horizontaler, axialer Querschnitt eines Drehgebläses von der Bauart, mit der die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
• Fig. 2 ist ein vertikaler, axialer Querschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1.
• Fig. 3 ist eine Draufsicht auf das Lagerplattenglied der vorliegenden Erfindung, gesehen von rechts gemäß Fig. 1 und im wesentlichen im gleichen Maßstab.
• Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie 4-4 von Fig. 1 und ist im wesentlichen im gleichen Maßstab.
• Fig. 5 ist ein vergrößerter fragmentarischer axialer Querschnitt ähnlich zu Fig. 2 und zeigt einen wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 6 ist ein Graph des isentropischen Wirkungsgrads gegenüber der Aufladerdrehzahl, wobei eine herkömmliche Einrichtung mit der vorliegenden Erfindung verglichen wird, und zwar sowohl bei einem Ladedruck von 5 psi als auch bei einem Ladedruck von 10 psi.
Genaue Beschreibung
• Fig. 1 und 2 zeigen ein allgemein mit 11 bezeichnetes Drehgebläse der Roots- Bauart. Wie im obigen Kapitel "Hintergrund der Offenbarung" erwähnt wurde, werden solche Gebläse in erster Linie verwendet zum Übertragen von Volumina von kompressiblem Strömungsmittel, wie beispielsweise Luft, und zwar von einem Einlaßanschluß zu einem Auslaßanschluß, ohne die übertragenen Volumina zu komprimieren, bevor sie am Auslaßanschluß ankommen. Die Rotoren funktionieren etwas ähnlich wie eine Zahnradpumpe, d. h. wenn die Rotorzähne oder -flügel sich aus ihrem Eingriff bewegen, strömt Luft in die Volumina oder Räume, die durch benachbarte Flügel jedes Rotors definiert werden. Die Luft in diesen Volumina wird dann darin eingefangen bei im wesentlichen dem Einlaßdruck, wenn sich die oberen Enden oder Stege des hinteren oder nacheilenden Flügels jedes Übertragungsvolumens in eine abdichtende Beziehung mit den zylindrischen Wandoberflächen der zugehörigen Kammer bewegen.
• Die Luftvolumina werden zum Auslaßanschluß übertragen oder werden diesem direkt ausgesetzt, wenn der obere Steg des vorderen oder vorauseilenden Flügels jedes ankommenden Volumens sich aus der abdichtenden Beziehung mit den zylindrischen Wandoberflächen bewegt, indem er die Grenze des Auslaßanschlusses überschreitet. Wenn schraubenartige Flügel verwendet werden, kann das Luftvolumen dem Auslaßanschluß auch indirekt ausgesetzt werden mittels eines Übertragungsvolumens des anderen Rotors, dessen vorderer Flügel schon die Grenze des Auslaßanschlusses überschritten hat, und zwar indem das vordere Ende jedes schraubenartigen Flügels die Kuppe überschreitet, die durch die Überschneidung der Oberflächen der zylindrischen Kammern definiert ist.
• Dieser Aspekt der indirekten Verbindung bei einem Roots-Gebläse verhindert die mechanische Kompression des übertragenen Strömungsmittelvolumens und unterscheidet ein Roots-Gebläse von einem herkömmlichen Schrauben-Gebläse. Wenn das Volumen jedes übertragenen Volumens auf dem Weg vom Einlaßanschluß zum Auslaßanschluß konstant bleibt, bleibt die Luft darin im wesentlichen auf dem Einlaßdruck, d. h. der Druck des übertragenen Luftvolumens bleibt konstant, wenn der obere Steg des vorderen Flügels die Grenze des Auslaßanschlusses überschreitet, bevor die Volumina durch den Wiedereingriff der Flügel zusammengedrückt werden. Wenn der Luftdruck am Auslaßanschluß größer ist als der Druck am Einlaßanschluß, strömt daher Luft vom Auslaßanschluß in die übertragenen Volumina, wenn die oberen Stege der vorderen Flügel die Grenze des Auslaßanschlusses überschreiten. Bezugnehmend in erster Linie auf Fig. 1, ist das Roots-Gebläse 11 in gewisser Einzelheit gezeigt, obwohl gewisse Aspekte des Drehgebläses hier nicht in größerer Einzelheit gezeigt und beschreiben werden, weil diese Aspekte für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich sind und in größerer Einzelheit in den U. S. Patenten Nr. 4,768,934 und 5,078,583 desselben Anmelders wie der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben sind.
• Das Drehgebläse 11 umfaßt eine Gehäuseanordnung mit einem Hauptgehäuseglied 13, einem Lagerplattenglied 15 und einem Antriebsgehäuseglied 17. Die drei Glieder 13, 15 und 17 sind durch eine Vielzahl von Maschinenschrauben 19 (in Fig. 3 und 4 gezeigt) aneinander befestigt, wobei die ordnungsgemäße Ausrichtung der drei Glieder durch ein Paar von Dübelstiften 21 gewährleistet ist.
• Das Hauptgehäuseglied 13 ist ein einheitliches oder einstückiges Glied, das zylindrische Wandoberflächen 23 und 25 sowie eine quer verlaufende Endwand 27 definiert. Das Lagerplattenglied 15 definiert eine Lagerplattenendwand 29, die Wandoberflächen 23 und 25 und die End- oder Stirnwände 27 und 29 definieren zusammen erste und zweite, sich quer überlappende, zylindrische Kammern 31, und 33. Die zylindrischen Kammern 31 und 33 schneiden sich an einer oberen Kuppe 34a und an einer unteren Kuppe 34b, und zwar auf dem Fachmann bekannte Art und Weise.
• Bezugnehmend besonders auf Fig. 1 und 4, sind in den zylindrischen Kammern 31 und 33 erste und zweite, schraubenartige Flügelrotoren 35 bzw. 37 angeordnet. Jeder der Rotoren 35 hat drei Flügel 36, und jeder der Rotoren 37 hat drei Flügel 38, und die Rotoren 35 und 37 und die Flügel 36 und 38 sind vorzugsweise im wesentlichen identisch mit Ausnahme der Tatsache, daß die schraubenartige Drehung oder Steigung der Flügel 36 entgegengesetzt ist bezüglich derjenigen der Flügel 38. Die Flügel 36 und 38 haben vordere oder vorauseilende Enden 36L bzw. 38L und ferner hintere oder nacheilende Enden 36T bzw. 38 T, wie nur in Fig. 1 zu sehen ist.
• Der Rotor 35 ist auf einer Rotorwelle 39 zur Drehung damit angebracht, und in ähnlicher Weise ist der Rotor 37 auf einer Rotorwelle 41 zur Drehung damit angebracht. Ein vorderes Ende der Rotorwelle 39 ist drehbar in der Lagerplatte 15 getragen mittels eines Lagersatzes 43, und in ähnlicher Weise ist die Motorwelle 41 in der Lagerplatte 15 mittels eines Lagersatzes 45 drehbar getragen. Aus Gründen der einfacheren Darstellung ist die Rotorwelle 39 in Fig. 1 so dargestellt, daß sie einen Eingabe- oder Antriebsschaftteil 47 umfaßt, mittels dessen das Drehgebläse 11 ein Eingangsantriebsdrehmoment empfangen bzw. aufnehmen kann. Der Fachmann wird verstehen, daß verschiedene andere Antriebskonfigurationen verwendet werden können, und daß es bevorzugte Anordnungen gibt für das Anbringen der Rotoren 35 und 37 auf den Rotorwellen 39 bzw. 41, wobei verschiedene Einzelheiten davon in dem oben genannten U. S. Patent Nr. 4,828,467 genauer gezeigt und beschrieben sind.
• Bezugnehmend in erster Linie auf Fig. 2, umfaßt das Hauptgehäuseglied 13 am rechten Ende gemäß Fig. 2 einen Rückplattenteil 49, der vorzugsweise integral mit einem Hauptgehäuseteil 50 (d. h. dem Teil, welcher die zylindrischen Wandoberflächen 23 und 25 definiert) ausgebildet ist, jedoch auch ein separates Plattenteil aufweisen könnte. Der Rückplattenteil 49 definiert einen Einlaßanschluß 51, der hier nicht in Einzelheiten gezeigt oder beschreiben ist angesichts des oben erwähnten U.S.-Patents Nr. 5,078,583. Wie in dem genannten Patent offenbart ist, wird der Einlaßanschluß 51 typischerweise als "Hoch-Effizienz"-Einlaß bezeichnet und wird vorzugsweise in Verbindung mit der Struktur der vorliegenden Erfindung verwendet. Es ist jedoch verständlich, daß die Verwendung eines Hoch-Effizienz- Einlaßanschlusses nicht wesentlich für die vorliegende Erfindung ist, und daß die Erfindung auch vorteilhaft ist, selbst wenn sie in Verbindung mit einem eher herkömmlichen Einlaßanschluß mit geringerer Effizienz verwendet wird.
• Bezugnehmend in erster Linie auf die Fig. 1, 2 und 4 definiert der Gehäuseteil 50 einen allgemein mit 53 bezeichneten Auslaßanschluß, und benachbart dazu ist ein Paar von langgestreckten Rückstromschlitzen 55 und 57 angeordnet. Der Auslaßanschluß 53 und die Schlitze 55 und 57 werden hier nicht in Einzelheiten beschrieben angesichts des oben erwähnten U.S.-Patents Nr. 4,768,943. Es ist für den Fachmann verständlich, daß die Einzelheiten der Konfiguration des Auslaßanschlusses und der Schlitze 55 und 57 keine wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind mit Ausnahme dessen, was nachfolgend beschrieben wird.
• Der Auslaßanschluß 53 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel allgemein dreieckförmig und umfaßt eine Anschlußstirnfläche 59 (siehe Fig. 2 und 4) und ein Paar von entgegengesetzt angeordneten Anschlußseitenoberflächen 61 und 63 (auch in Fig. 1 gezeigt). Es sei jedoch bemerkt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeine bestimmte Konfiguration des Auslaßanschlusses beschränkt ist mit Ausnahme dessen, was im weiteren in den Ansprüchen speziell bezeichnet wird.
• Bei der vorliegenden Erfindung ist der wichtige Aspekt des Auslaßanschlusses 53 seine räumliche Beziehung zur Lagerplatte 15 und zu den Rotoren 35 und 37, etc. Im oben genannten U. S. Patent Nr. 4,828,467 und bei solchen Roots-Gebläse- Aufladern, wie sie vom Anmelder der vorliegenden Erfindung verkauft werden, steht eine Vorderseite des Gehäuseteils in anstoßender Beziehung mit der Rückseite der Lagerplatte. Der Auslaßanschluß ist vom Ende des Gehäuseteils getrennt (typischerweise um einen Abstand von ungefähr 0,5 Zoll (12,77 mm)). Das Ergebnis ist eine "Sperre" oder "Hürde", die axial zwischen der Stirnfläche des Auslaßanschlusses und der Endwand der Rotorkammern angeordnet ist.
• Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß die "Sperre" am Ende des Auslaßanschlusses bei herkömmlichen Roots- Gebläsen die Wirkung besitzt, sowohl die volumetrische als auch die isentropische Effizienz zu vermindern und die Temperaturdifferenz über das Gebläse hinweg zu erhöhen. Bei herkömmlichen Gebläsen trifft durch die Rotoren zum Auslaßanschluß hin übertragene Luft auf diese "Sperre" auf (die typischerweise eine Axiallänge von ungefähr 0,5 Zoll (1,27 cm) besitzt). Es wurde festgestellt, daß das Auftreffen von Luft gegen diese Sperre zwei negative Aspekte besitzt: erstens bietet die Sperre einen Widerstand gegen Luftströmung und erhöht die mechanische Leistung, die zum Antrieb der Rotoren benötigt wird, und zweitens läßt das Auftreffen von Luft gegen die Sperre die Temperatur der Luft steigen, die durch den Auslaßanschluß 53 strömt, wodurch die isentropische Effizienz des Gebläses vermindert wird.
• Bezugnehmend nun in erster Linie auf Fig. 1, 2 und 5 umfaßt der Gehäuseteil 50 ein vorderes oder Auslaßende 65, wobei eine innere "Gegenbohrung" 67 definiert wird, die als Aufnahmeteil für die Lagerplatte 15 funktioniert, wie im weiteren beschrieben wird. Die Lagerplatte 15 definiert einen abgestuften Außenumfang 69 (siehe auch Fig. 3), welcher innerhalb der Gegenbohrung 67 aufgenommen wird. Wie am besten bei Betrachtung der Fig. 1, 2 und 4 zusammen zu verstehen ist, ist die "Gegenbohrung" 67 nur benachbart zu der unteren Kuppe 34b wirklich "weggeschnitten", wohingegen die "Gegenbohrung" 67 um den Rest des Umfangs des Gehäuseteils 50 bloß durch die zylindrischen Wandoberflächen 23 und 25 selbst definiert ist.
• Gemäß einem weiteren wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung, und wie am besten in Fig. 2 und 3 zu sehen ist, definiert die Lagerplatte 15 eine Entlastungs- oder Reliefkammer, die zum Auslaßende 65 hin durch eine Entlastungs- oder Reliefoberfläche 29R begrenzt ist. Die Funktion einer solchen Reliefkammer wird nun beschrieben. Bei einem Gebläse, bei dem die Rotorflügel mit einer schraubenartigen Drehung oder Steigung versehen sind (siehe Fig. 4), kommen die hinteren Enden 36T und 38T der Rotorflügel in Eingriff, um einen Strömungsmittelaustrittsbereich zu definieren, d. h. einen Bereich der zylindrischen Kammer 31 und 33, von dem ein gewisser Teil des übertragenen Luft axial an den Enden der Rotoren austritt (im Gegensatz zu dem Teil der Luft, welcher radial austritt). Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, ist dieser Strömungsmittelaustrittsbereich allgemein koextensiv (bzw. mit gleicher Erstreckung) mit der Reliefkammer 29R (wobei das Bezugszeichen "29R" dazu verwendet wird, je nach dem entweder die Reliefkammer oder die Reliefoberfläche zu bezeichnen).
• Das Vorhandensein der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Reliefkammer 29R ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung und es wurde herausgefunden, daß es vorteilhaft ist bei der Erfüllung des Ziel, die Antriebsleistung zu vermindern und die isentropische Effizienz zu erhöhen. Es ist jedoch verständlich, daß die Reliefkammer 29R kein wesentliches Merkmal der Erfindung ist.
• Die Lagerplatte 15 definiert eine Querfläche 71, die radial außerhalb des abgestuften Umfangs 69 angeordnet ist. Das Auslaßende 65 des Gehäuseteils 50 definiert eine Querfläche 73, die in flächig anliegendem Eingriff mit der Querfläche 71 angeordnet ist. In ähnlicher Weise definiert das Auslaßende 65 des Gehäuseteils eine Querfläche 75, die radial innen bezüglich der Gegenbohrung 67 angeordnet ist. Die Querfläche 75 ist in flächig anliegendem Eingriff mit der Endwand 29 der Lagerplatte 15 angeordnet, obwohl, wie in Fig. 1 zu sehen ist, sich die Querfläche 75 nicht um den gesamten Umfang des Gehäuseteils 50 erstreckt, sondern beim vorliegenden Ausführungsbeispiel nur im Bereich der unteren Kuppe 34b vorhanden ist (siehe Fig. 2 und 4).
• Die axiale Länge der "Gegenbohrung" 67 ist vorzugsweise so ausgewählt, daß sie im wesentlichen identisch ist zu dem axialen Abstand zwischen der Anschlußstirnseite 59 und der Querfläche 73. Als Ergebnis davon ist die Anschlußstirnfläche 59 axial mit der Endwand 29 der Lagerplatte 15 ausgerichtet, sofern keine Reliefkammer 29R vorhanden ist. Wenn jedoch wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Reliefkammer 29R vorgesehen ist, dann ist die Anschlußstirnfläche 59 vorzugsweise mit der Reliefoberfläche 29R der Reliefkammer axial ausgerichtet. Jedenfalls ist die Anschlußstirnseite 59 so weit "vorn" (d. h. zum Auslaßende 65 hin) angeordnet wie die vorderste Oberfläche, die die zylindrischen Kammern 31 und 33 begrenzt, so daß es keine "Sperre" gibt wie beim Stand der Technik, gegen die die Luft auftrifft, wenn sie von einer Stelle zwischen den Rotorflügeln durch den Auslaßanschluß 53 übertragen wird. Daher ist verständlich, daß der Ausdruck "Innenseitenstirnfläche" wie er im weiteren in den Ansprüchen verwendet wird, die Stirnfläche 29 bezeichnet, falls keine Reliefkammer vorhanden ist, oder die Reliefoberfläche 29R bezeichnet, falls eine Reliefkammer vorhanden ist.
Beispiel
• Bezugnehmend nun auf Fig. 6 ist dort ein Graph oder Schaubild gezeigt, der bzw. das die Leistung der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 1-5 gezeigt ist, mit der des Standes der Technik gemäß der oben genannten Patente vergleicht. Insbesondere wurde der Test, der zum Graph von Fig. 6 führte, mit einem Paar von Roots-Gebläse-Aufladern durchgeführt, die vom Anmelder der vorliegenden Erfindung unter der Bezeichnung "Model 45" verkauft werden. Fig. 6 ist eine Graph der isentropischen Effizienz (als Prozentsatz) gegenüber der Aufladerdrehzahl (d. h. der Drehzahl der Eingangs- oder Antriebswelle 47). Die in Fig. 6 verglichenen Einrichtungen (der "Stand der Technik" und die "Erfindung") wurden mit einem Ladedruck sowohl von 34,47 kPa (5 psi) als auch 68,95 kPa (10 psi) betrieben. In Verbindung mit den Aufladern, die vom Anmelder der vorliegenden Erfindung kommerziell hergestellt werden, wird ein Ladedruck von 68,95 kPa (10 psi) als "voller Ladedruck" angesehen. Daher umfaßt der Graph von Fig. 6 Tests der Einrichtungen bei vollem Ladedruck und bei ungefähr halbem Ladedruck.
• Wie im Abschnitt HINTERGRUND DER OFFENBARUNG erwähnt wurde, ist es ein Ziel der Erfindung, die isentropische Effizienz des Gebläses zu erhöhen. Die isentropische Effizienz bzw. der isentropische Wirkungsgrad einer Einrichtung ist die tatsächliche Leistung der Einrichtung (z. B. Arbeitsausgangsgröße) als Prozentsatz dessen, was erreicht würde unter theoretisch idealen Umständen (d. h. falls kein Wärmeverlust im System vorhanden wäre). In anderen Worten ist die isentropische Effizienz im Fall eines Aufladers eine Anzeige der Menge an Eingangs- oder Eingabeenergie, die als Wärme verbraucht bzw. verschwendet wird.
• Wie in Fig. 6 zu sehen ist, sind die Erfindung und der Stand der Technik beim Ladedruck von 34,47 kPa (5 psi) beide im wesentliche 74% effizient bei 4000 Upm, aber wenn die Aufladerdrehzahl 14000 Upm erreicht, ist die herkömmliche Einrichtung auf 45% Effizienz abgefallen, während die erfindungsgemäße Einrichtung noch etwas über 52% Effizienz ist.
• Beim vollen Ladedruck von 68,95 kPa (10 psi) ist die herkömmliche Einrichtung bei 4000 Upm ungefähr 65% effizient, während die Erfindung ungefähr 69% effizient ist, wobei die Differenz dazwischen größer wird, bis die herkömmliche Einrichtung bei 14000 Upm auf 51% Effizienz gefallen ist, während die erfindungsgemäße Einrichtung etwas über 58% Effizienz liegt.
• Somit ist ersichtlich, daß entweder bei vollem Ladedruck oder nur bei teilweisem Ladedruck, die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich effizienter ist als die herkömmliche Einrichtung, und dies über den gesamten Arbeits- oder Betriebsbereich hinweg. Darüberhinaus steigert sich der Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik bei hohen Gebläsedrehzahlen, wobei hier der isentropische Wirkungsgrad besonders wichtig ist.
• Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, bei dem die Lagerplatte 15 und das Gehäuseglied 13 separate Glieder umfassen, ist verständlich, daß dies kein wesentliches Merkmal der Erfindung ist. Wie oben erwähnt wurde, könnte der Rückplattenteil 49 ein von dem Gehäuseteil 50 getrenntes Glied aufweisen und mit Schrauben oder Bolzen daran befestigt sein. In diesem Fall und innerhalb des Umfangs der Erfindung könnte der Gehäuseteil 50 integral mit dem Lagerplattenteil 15 ausgebildet sein, und der Gesamtaufbau des Gehäuseteils 50 und der Lagerplatte 15 wäre immer noch identisch zu dem, was in Fig. 2 gezeigt ist. Noch wichtiger für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wäre die Beziehung zwischen der Anschlußstirnfläche 59 und der Stirnfläche 29 oder der Reliefoberfläche 29R immer noch so, wie es in Verbindung mit dem Hauptausführungsbeispiel beschrieben wurde.

Claims (7)

1. Rotations- oder Rootsgebläse (11) der Rückstrombauart mit einer Gehäuseanordnung (13, 15, 17) einschließlich eines Gehäusegliedes (13) und einer am Auslassende (65) des Gehäuseglieds angeordneten Lagerplatte (15); wobei das Gehäuseglied (13) einen Einlassendwandteil (49) und einen Gehäuseteil (50) definiert, und zwar zwei parallele in Querrichtung überlappende zylindrische Kammern (31, 33) definierend, wobei die Achsen der zylindrischen Kammern eine Längsrichtung definieren;

wobei die Lagerplatte (15) eine Innenendoberfläche (29) definiert und die zylindrischen Kammern (31, 33) am Auslassende (65) durch die erwähnte Innenoberfläche (29) begrenzt sind;

wobei das Gehäuseglied (13) einen Einlaßanschluß (51) definiert, und zwar angeordnet im allgemeinen zu dem Einlassendwandteil (49) hin, wobei das Gehäuseglied ferner einen im allgemeinen zu dem erwähnten Auslassende (65) hin angeordneten Auslaßanschluß (53) definiert;

wobei ein Paar von ineinander greifenden Rotoren (35, 37) drehbar in den Zylinderkammern (31, 33) angeordnet sind, wobei jeder der Rotorenkeulen (36, 38) mit vorderen Enden (36L, 38L) aufweist, und zwar angeordnet benachbart zu dem Einlassendwandteil (49) und hintere Enden (36T, 38T) angeordnet benachbart zu der Lagerplatte (15), wobei das Ineinandergreifen der Keulen der Rotoren die Übertragung von Volumina von zusammendrückbaren Einlassanschluß-Strömungsmittel zu dem Auslaßanschluß (53) durch die Räume zwischen benachbarten nicht in Eingriff stehenden Keulen jedes Rotors bewirkt;

wobei das Gehäuseglied (13) an dem erwähnten Auslassende (65) offen ist und der erwähnte Auslaßanschluß (53) eine Anschlußendoberfläche (59) an seinem abwärts gelegenen Ende definiert, und zwar orientiert im allgemeinen senkrecht zu der erwähnten Längsrichtung, wobei die Lagerplatte (15) ferner fest am Gehäuseglied (13) benachbart zum offenen Auslassende (65) angebracht ist; gekennzeichnet durch:

(a) das erwähnte offene Auslassende (65) des Gehäuseglieds (13) definiert einen Aufnahmeteil (67) der eine Gegenbohrung aufweist;

(b) die Lagerplatte (15) definiert einen abgestuften äußeren Umfang (69) angeordnet in der erwähnten Gegenbohrung (67), wodurch die Anschlußendoberfläche (59) des Auslassanschlußes (53) annähernd in einer durch die Innenseitenendoberfläche (29) der Lagerplatte (15) definierten Ebene liegt.

2. Rootsgebläse (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Auslassende (65) des Gehäuseglieds (13) einen ersten querverlaufenden Oberflächenteil (73) definiert, und zwar angeordnet in Stirnfläche-zu-Stirnfläche-Eingriff mit einem ersten querverlaufenden Oberflächenteil (71) definiert durch den erwähnten Außenumfang (69) der Lagerplatte (15), wobei der Stirnfläche-zu-Stirnfläche-Eingriff die relative Achsialposition des Gehäuseglieds (13) und der Lagerplatte (15) vorsieht.

3. Rootsgebläse (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Auslassende (65) des Gehäuseglieds (13) einen zweiten querverlaufenden Oberflächenteil (75) definiert, und zwar angeordnet in einer Stirnfläche-zu-Stirnfläche-Eingriffsbeziehung mit der Innenendoberfläche (29) der Lagerplatte (15).

4. Rootsgebläse (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Keulen (36, 38) der Rotoren (35, 37) eine schraubenförmige Verdrehung definieren, und zwar von den vorderen Enden (36L, 38L) zu den hinteren Enden (36T, 38T), wodurch das Ineinandergreifen der Keulen (36, 38) der Rotoren (35, 37) Strömungsmittelvolumina axial von den vorderen Enden zu den hinteren Enden transportiert.

5. Rootsgebläse (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseitenendoberfläche (29) der Lagerplatte (15) axial beabstandet ist gegenüber den hinteren Enden (36T, 38T) der Keulen (36, 38) der Rotoren (35, 37) um eine Entlastungskammer (29) zwischen der Lagerplatte (15) und den Rotoren (35, 37) zu bilden.

6. Rootsgebläse (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Auslaßanschluß (53) vollständig durch den Gehäuseteil (50) definiert ist, der die zylindrischen Kammern (31, 33) definiert.

7. Rootsgebläse (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnt Auslaßanschluß (53) im allgemeinen dreieckig ist, wobei die Anschlußendoberfläche (59) die Basis des Dreiecks bildet, wobei die Anschlußendoberfläche (59) im wesentlichen in der Ebene liegt, die durch die Innenendoberfläche (29) der Lagerplatte (15) definiert ist.