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Die
Erfindung betrifft ein Radiallüftergehäuse für Belüftungsvorrichtungen,
insbesondere für
Belüftungsvorrichtungen
von Kraftfahrzeugen, welche zumindest einen von zumindest einer
Aufnahmeraumbegrenzungswand begrenzten Radiallüfteraufnahmeraum und einen
von zumindest einer Kanalwand begrenzten Luftabführkanal aufweisen. Zusätzlich betrifft
die Erfindung eine Gebläsevorrichtung,
insbesondere eine Gebläsevorrichtung
für ein
Kraftfahrzeug. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Klimaanlage,
insbesondere eine Kraftfahrzeugklimaanlage. Schließlich betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Radiallüfteranordnung.
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In
vielen Bereichen der Technik, wie insbesondere bei der Belüftung, Beheizung
und Klimatisierung von Gebäuden
und Fahrzeugen ist es erforderlich, unter Verwendung technischer
Hilfsmittel eine Luftströmung
künstlich
zu erzeugen. Für
diesen Zweck haben sich sogenannte Lüfter bzw. Gebläse bewährt. Dadurch
ist es möglich,
Innenräume
mit einer ausreichenden Luftzufuhr zu versehen, wobei die zugeführte Luft
gegebenenfalls vorab noch durch Wärmetauscher (Heizkörper und/oder
Verdampfer), Filter und dergleichen geleitet werden kann.
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Je
nach konkretem Anwendungszweck müssen
die Lüfter
bzw. Gebläse
unterschiedliche Charakteristiken aufweisen. Während es beispielsweise bei
einem ersten Anwendungszweck (wie beispielsweise bei einem Kühler eines
Kraftfahrzeugs) primär auf
einen hohen Luftdurchsatz (und damit auf eine hohe Kühlleistung)
ankommt, steht bei anderen Anwendungen beispielsweise ein besonders
niedriges Betriebsgeräusch
(beispielsweise bei der Belüftung eines
Kraftfahrzeuginnenraums) im Vordergrund.
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Zur
Belüftung
von Innenräumen,
insbesondere Kraftfahrzeuginnenräumen,
haben sich insbesondere Radiallüfter
bewährt.
Grundsätzlich
erfüllen derartige
Radiallüfter
die ihnen übertragenen
Aufgaben befriedigend.
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Ein
Problem bei den derzeit bekannten Radiallüftern besteht jedoch dann,
wenn diese bei stark wechselnden Betriebsbedingungen eingesetzt
werden sollen, was beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich der Fall
ist. Hier erweist es sich in der Regel als erforderlich, dass das
Gebläse
auf einen (oder mehrere) ausgewählten
typischen Betriebspunkt hin optimiert wird. In den sonstigen Betriebspunkten
müssen dagegen
Nachteile (wie beispielsweise schlechter Wirkungsgrad, unnötige hohe
Geräuschentwicklung und
dergleichen) bewusst in Kauf genommen werden. Es ist leicht einsichtig,
dass dies unerwünscht ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht somit darin eine Radiallüftergehäusevorrichtung
vorzuschlagen, welche besonders universell einsetzbar ist. Zusätzlich besteht
die Aufgabe der Erfindung darin, eine Gebläsevorrichtung sowie eine Klimaanlage
vorzuschlagen, welche besonders universell einsetzbar ist Weiterhin
besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Betrieb
einer Radiallüfteranordnung
vorzuschlagen, welches einen besonders universellen Betrieb einer
Radiallüfteranordnung
ermöglicht.
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Dazu
wird vorgeschlagen, eine Radiallüftergehäusevorrichtung
für Belüftungsvorrichtungen,
insbesondere für
Belüftungsvorrichtungen
von Kraftfahrzeugen, welche zumindest einen von zumindest einer
Aufnahmebegrenzungswand begrenzten Radiallüfterraum und einen von zumindest
Kanalwand begrenzten Luftabführkanal
aufweist, derart weiterzubilden, dass die den Übergang zwischen der zumindest einen
Aufnahmeraumbegrenzungswand und der zumindest einen Kanalwand bildende
Zungenvorrichtung zumindest teilweise verstellbar ausgebildet ist und/oder
die Zargenvorrichtung zumindest bereichsweise verstellbar ausgebildet
ist. Insbesondere bezieht sich die Verstellbarkeit der Zungenvorrichtung beziehungsweise
der Zargenvorrichtung auf eine reversible Verstellbarkeit. Das heißt, dass
sich die Verstellbarkeit nicht notwendigerweise auf ein initiales Anpassen
der Zungenvorrichtung beziehungsweise der Zargenvorrichtung zum
Zeitpunkt der Montage der Radiallüftergehäusevorrichtung bzw. der vollständigen Radiallüfteranordnung
bezieht. Vielmehr ist es möglich,
auch zu späteren
Zeitpunkten eine Anpassung der Zungenvorrichtung/der Zargenvorrichtung
vorzunehmen. Insbesondere ist es sinnvoll, wenn die Anpassbarkeit
nicht nur beispielsweise in einer Werkstätte oder von ausgebildetem
Fachpersonal möglich
ist, sondern ganz im Gegenteil vom Benutzer der Vorrichtung (beispielsweise
einem Kraftfahrzeugführer)
durchgeführt
werden kann, oder die Anpassbarkeit sogar automatisch erfolgt. Besonders sinnvoll
ist es dabei, wenn die Anpassbarkeit der Zungenvorrichtung/der Zargenvorrichtung
im Betrieb der Radiallüfteranordnung
selbst vorgenommen werden kann. Die Anpassbarkeit des Zungenvorrichtung bezieht
sich insbesondere auf deren Länge,
deren Abstand zum Radiallüfterrad,
deren Dicke, deren Formgebung (Querschnitt, Anschrägung an
der Anströmkante
und dergleichen) usw.. Die Anpassung bei der Zargenvorrichtung bezieht
sich insbesondere auf deren Durchmesser, deren Formgebung, deren Luftdurchtrittsquerschnitt
usw.. Im übrigen
ist es auch möglich,
dass mit dem Verlängern
der Zungenvorrichtung der Luftdurchtrittsquerschnitt verringert
wird und umgekehrt.
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Vorteilhaft
ist es, wenn zumindest Teile der Zungenvorrichtung und/oder zumindest
Teile der Zargenvorrichtung zumindest eine Aktuatoreinrichtung aufweisen
und/oder zumindest eine Verbindungseinrichtung zur Verbindung mit
einer Aktuatoreinrichtung aufweisen. Mit einer derartigen Ausbildung
ist es besonders einfach, eine Verstellbarkeit der Zungenvorrichtung
beziehungsweise der Zargenvorrichtung auch im laufenden Betrieb
der Radiallüfteranordnung vorzunehmen,
was besonders vorteilhaft ist. Als Aktuatoreinrichtung können beispielsweise
elektrische Stellelemente (Elektromotoren, Steppermotoren und dergleichen),
mechanisch wirkende Aktuatoreinrichtungen (Bedienknöpfe, Bedienhebel,
luftangeströmte Klappen
und dergleichen), pneumatische Aktuatoreinrichtungen oder auch anderweitige
Aktuatoreinrichtungen verwendet werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Zungenvorrichtung zumindest eine, vorzugsweise
eine Mehrzahl, wie insbesondere zwei, drei, vier oder fünf Zungenwandelemente
aufweist. Mit einer derartigen Ausbildung kann üblicherweise ein besonders
guter Kompromiss zwischen besonders guter Justierbarkeit und relativ
einfachem mechanischen Aufbau gefunden werden. Insbesondere ist
es möglich,
dass die Zungenwandelemente selbst als im Wesentlichen in sich starre
Elemente ausgebildet sind. Die Verstellbarkeit der Zungenvorrichtung
kann sich dann zumindest teilweise durch eine Lageveränderung
der Zungenwandelemente gegeneinander ergeben.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
ergibt sich, wenn zumindest eines der Zungenwandelemente beweglich,
insbesondere verschiebbar ausgeführt
ist. Durch diese bewegliche Anordnung zumindest eines der Zungenwandelemente kann
eine Lageveränderung
einzelner Baugruppen der Zungenvorrichtung gegeneinander erzielt
werden. Eine besonders große Anpassbarkeit
der Zungenvorrichtung ergibt sich naturgemäß, wenn eine Mehrzahl, insbesondere
sämtliche
der Zungenwandelemente (gegebenenfalls auch weitere Baugruppen der
Zungenvorrichtung) beweglich ausgeführt sind.
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Weiterhin
ist es sinnvoll, wenn zumindest eines der Zungenwandelemente zumindest
eine zumindest bereichsweise asymmetrische und/oder zumindest eine
zumindest bereichsweise symmetrische Stirnseite aufweist. Versuche
haben ergeben, das sich eine derartige Ausbildung als besonders vorteilhaft,
insbesondere in Bezug auf eine Geräuschminderung beim Betrieb
der Radiallüftergehäuseanordnung
erweisen kann. Insbesondere ist eine asymmetrische Ausbildung bei
niedrigen Luftförderleistungen
der Radiallüfteranordnung
von Vorteil, während
eine symmetrische Ausbildung bei höheren bzw. hohen Luftdurchsätzen der
Radiallüfteranordnung
von Vorteil ist. Die Symmetrie bezieht sich dabei insbesondere auf
eine Achsensymmetrie relativ zu einer Längsachse des betreffenden Zungenwandelements
(welche insbesondere senkrecht zur Drehachse des Radiallüfterrads
stehen kann).
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Als
besonders sinnvoll hat es sich erwiesen, wenn zumindest eines der
Zungenwandelemente zumindest eine zumindest bereichsweise schräge, V-förmige, doppel-V-förmige, dreieckförmige und/oder
gebogene Formgebung aufweist. Derartige Formen haben sich als besonders
vorteilhaft, insbesondere als besonders wirkungsgradfördernd und/oder
geräuschmindernd
erwiesen. Insbesondere die V-förmige,
doppel-V-förmige,
dreieckförmige und/oder
gebogene Formgebung können
sowohl vorstehend, als auch in Form einer Ausnehmung ausgebildet
werden.
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Vorteilhaft
ist es weiterhin, wenn zumindest Teile der Zungenvorrichtung insbesondere
zumindest ein Teil der Zungenwandelemente und/oder zumindest Teile
der Zargenvorrichtung unabhängig
voneinander verstellbar ausgeführt
sind. Mit einer derartigen Ausbildung kann eine besonders gute Anpassbarkeit
der Radiallüfteranordnung
an die jeweiligen Einsatzbedingungen (Betriebspunkte) gewährleistet werden.
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Es
kann sich als besonders sinnvoll erweisen, wenn zumindest Teile
der Zargenvorrichtung zumindest bereichsweise hinsichtlich ihrer
Form und/oder hinsichtlich ihres Durchmessers verstellbar ausgeführt sind.
Die Verstellbarkeit kann beispielsweise durch teilweises Abdecken
unter Verwendung beweglicher Wandelemente (einschließlich von
Elementen der Zargenvorrichtung) erfolgen. Auch ist es möglich, die
Zargenvorrichtung unter Verwendung mehrerer gegeneinander verschiebbarer
Wandelemente (die sich zumindest bereichsweise überdecken können) auszubilden. Insbesondere
kann die Zargenvorrichtung ”blendenartig” ausgebildet
werden (beispielsweise analog zu Blendenverschlüssen bei Fotoapparaten).
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Weiterhin
wird eine Gebläsevorrichtung,
insbesondere eine Gebläsevorrichtung
für ein
Kraftfahrzeug vorgeschlagen, die zumindest eine Radiallüftergehäusevorrichtung
mit dem oben beschriebenen Aufbau aufweist. Auch die Gebläsevorrichtung
weist dann die bereits beschriebenen Vorteile und Eigenschaften
in analoger Weise auf.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, eine Klimaanlage, insbesondere eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit
zumindest einer Radiallüftergehäusevorrichtung und/oder
mit zumindest einer Gebläsevorrichtung
mit dem oben beschriebenen Aufbau zu versehen. Auch die Klimaanlage
weist dann die bereits beschriebenen Vorteile und Eigenschaften
in analoger Weise auf.
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Schließlich wird
ein Verfahren zum Betreiben einer Radiallüfteranordnung vorgeschlagen,
bei dem zumindest ein Zungenbereich und/oder zumindest ein Zangenbereich
der Radiallüfteranordnung
während
des Betriebs der Radiallüfteranordnung
zumindest zeitweise und/oder zumindest bereichsweise verändert wird.
Auch hier ergeben sich die bereits insbesondere im Zusammenhang
mit der Radiallüftergehäusevorrichtung
beschriebenen Vorteile und Eigenschaften in analoger Weise. Auch
Weiterbildungen des Verfahrens im Sinne der bereits beschriebenen
Vorrichtungen sind selbstverständlich
möglich.
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Insbesondere
ist es möglich
das Verfahren derart durchzuführen,
dass die Veränderung
zumindest teilweise und/oder zumindest zeitweise in Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen der Radiallüfteranordnung, insbesondere
in Abhängigkeit
vom Luftdurchsatz, von der Drehzahl des Radiallüfters, von der Leistung des
Radiallüfters
und/oder vom Luftgegendruck erfolgt. Auf diese Weise kann eine besonders
vorteilhafte, gegebenenfalls zumindest teilweise automatisierte
Anpassung der Radiallüfteranordnung
an den jeweiligen Betriebspunkt des Radiallüfters ermöglicht werden. Dies kann einen
besonders hohen Komfort ermöglichen,
und darüber
hinaus die Gefahr von Fehlbedienungen vermindern oder ausschließen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele
und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1:
ein erstes Ausführungsbeispiel
für einen
Radiallüfter
mit verstellbaren Zungenwänden
in schematischer Draufsicht von oben;
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2:
einen Detailausschnitt aus 1;
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3: unterschiedlich ausgebildete Zungenvorderkanten
unterschiedlicher Zungenwände;
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4: mögliche
Ausführungsbeispiele
für einen
Radiallüfter
mit verstellbarer Zarge.
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In 1 ist
in schematischer Draufsicht von oben ein erstes Ausführungsbeispiel
für einen
Radiallüfter 1 mit
verstellbarem Zungenbereich 8 dargestellt. Der Radiallüfter 1 besteht
im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2,
das einen spiralförmig
ausgebildeten Radiallüfterradaufnahmebereich 3 aufweist.
Im Radiallüfterradaufnahmebereich 3 ist
ein Radiallüfterrad 4 mit
einer Mehrzahl von Lüfterschaufeln 9 angeordnet.
Die Luftansaugung für
das Radiallüfterrad 4 erfolgt
in üblicher
Weise von einer Zarge aus, welche beispielsweise vor bzw. hinter
der Zeichenebene angeordnet ist. Wird das Radiallüfterrad 4 gedreht, wird
Luft radial nach außen
befördert.
Die derart geförderte
Luft strömt
in den spiralförmig
ausgebildeten Kanal 10, der von der Außenseite des Radiallüfterrads 4 sowie
von der den Radiallüfteraufnahmebereich 3 begrenzenden
Spiralwand 6 gebildet wird. Von dort wird die geförderte Luft über einen
Luftkanal 5 anderen Bereichen der – vorliegend nur schematisch
dargestellten – Kraftfahrzeugklimaanlage 11 zugeführt, wo
sie beispielsweise erwärmt,
abgekühlt und/oder
gefiltert wird.
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Der Übergang
zwischen der Spiralwand 6 und einer der Kanalwände 7 des
Luftkanals 5 bildet den Zungenbereich 8 aus. Dieser
Zungenbereich 8 ist in 2 in einer
vergrößerten Darstellung
gezeigt.
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Zunächst ist
die an sich bekannte, starre Zungennase 12 zu erkennen.
Die Zungennasevorderkante 15 kann beispielsweise eine gerade,
parallel zur Antriebsachse 14 des Radiallüfterrads 4 verlaufende
Zungennasevorderkante 15 aufweisen (siehe auch 3a).
Eine derartige geradlinige Zungenvorderkante 15 kann sich
bei bestimmten Betriebsbedingungen des Radiallüfters 1 als vorteilhaft
erweisen. Insbesondere kann sie bei besonders hohen Luftdurchsätzen bei
nur sehr geringem Gegendruck von Vorteil sein, da sie besonders
geringe Bereiche der Außenseite
des Radiallüfterrads 4 blockiert. Wenn
nur ein besonders niedriger Gegendruck im Luftkanal 5 herrscht,
sind auch Rückströmungen im Bereich
der Zungennasenvorderkante 15 weitgehend vernachlässigbar.
Da die – im
Folgenden näher beschriebenen – verschiebbaren
Zungenwände 16, 17 sich
in ihrer zurückgezogenen
Position befinden, wird die resultierende Zungenbereichvorderkante 13 von
der Formgebung der Zungennasenvorderkante 15 bestimmt.
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Bei
anderen Betriebsbedingungen des Radiallüfters 1 erweist sich
die geradlinige Zungennasenvorderkante 15 dagegen als nachteilig.
Wenn z. B. bei hohem Luftdurchsatz der Gegendruck im Luftkanal 5 steigt,
so nehmen auch die Rückströmungen der
Luft im Zungenbereich 8 zu. Um zumindest einen Teil dieser
Rückströmungen zu
verhindern, ist eine asymmetrische, v-förmige
Zungenvorderkante 18 von Vorteil. Eine. relativ kurze Länge der
Zunge ist nach wie vor erforderlich, um die Luftmassenstromförderung
im zungennahen Bereich nicht zu blockieren. Um eine derartige Zungenkonfiguration
zu erzielen, wird eine erste, verschiebbar angeordnete Zungenwand 16 ein
Stück weit
nach vorne (in 1 und 2 nach links)
verschoben. Die Verschiebbarkeit der ersten Zungenwand 16 (in
analoger Weise der zweiten Zungenwand 17) ist in 2 durch
Pfeile angedeutet. Die Formgebung der Vorderkante 18 der ersten
Zungenwand 16 ist in 3b dargestellt. Wenn
die erste Zungenwand 16 ausreichend weit nach vorne geschoben
ist (beispielsweise in den in 2 entsprechenden,
durch Striche angedeuteten Bereich), so wird die Zungenbereichsvorderkante 13 des
Zungenbereichs 8 durch die Vorderkante 18 der ersten
Zungenwand 16 definiert. Mit anderen Worten „sieht” die Luft
die Vorderkante 18 der ersten Zungenwand 16. (Natürlich muss
sich hierzu die zweite Zungenwand 17 in ihrer zurück gezogenen
Position befinden.)
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Für Betriebspunkte
des Radiallüfters 1 mit hoher
Drosselung (hoher Gegendruck im Luftkanal 5) und verringerten
Luftfördermengen
ist dagegen eine relativ lange, asymmetrisch geformte Zunge vorteilhafter,
um die Rückströmungen zu
verringern. Die asymmetrische Form kann dabei eine Rückströmung (insbesondere
auch eine asymmetrische Rückströmung, welche
beispielsweise aufgrund der einseitigen Luftzuführung durch die Zarge 23, 24 bedingt sein
kann) besonders effektiv verhindern. Um eine derartige Formgebung
der Zungenbereichsvorderkante 13 zu erhalten, wird die
zweite Zungenwand 17 ausreichend weit nach vorne geschoben
(wobei die erste Zungenwand 16 zurückgefahren wird). Dadurch bildet
nunmehr die Vorderkante 19 der zweiten Zungenwand die effektive,
resultierende Zungenbereichsvorderkante 13. Eine mögliche Formgebung der
Vorderkante 19 der zweiten Zungenwand 17 ist in 3c dargestellt.
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Natürlich ist
es eben so möglich,
dass die beiden Zungenwände 16, 17 ”additiv” nach vorne
geschoben werden. So ist es beispielsweise möglich, dass die erste Zungenwand 16 in
ihrer ausgefahrenen Stellung verbleibt und die zweite Zungenwand 17 noch
vor die erste Zungenwand 16 geschoben wird, derart, dass
die Luftströmung
nur die Vorderkante 19 der zweiten Zungenwand 17 mit
einer ”überlangen” Zungenwand ”sieht”.
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Üblicherweise
ist der (maximale) Verfahrweg der zweiten Zungenwand 17 größer als
der (maximale) Verfahrweg der ersten Zungenwand 16 gewählt. Dies
kommt den entsprechenden besonders vorteilhaften Zungenkonfigurationen
in den unterschiedlichen Betriebspunkten entgegen. Selbstverständlich ist
es auch möglich,
hier gleich lange Verfahrwege zu realisieren. Zusätzlich ist
es natürlich
auch möglich, dass
der Radiallüfter 1 nicht
nur mit „Endausschlägen” der ersten
Zungenwand 16 und/oder der zweiten Zungenwand 17 betrieben
werden kann. Vielmehr kann es sich als besonders vorteilhaft erweisen,
wenn auch Zwischenstellungen genutzt werden, um besonders vorteilhafte
Zungenkonfigurationen für bestimmte
Betriebspunkte zu realisieren.
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Um
Schaufeldrehklänge
zu vermeiden beziehungsweise zu mindern ist es besonders vorteilhaft,
wenn die Radiallüftergehäusevorrichtung 1,
insbesondere deren erste Zungenwand 16 und/oder deren zweite
Zungenwand 17derart ausgeführt sind, dass ein konstanter
(Mindest-)Abstand der entsprechenden Wandoberfläche zum Radiallüfterrad 4 aufrechterhalten
wird.
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Die
jeweiligen relativen Anstellwinkel zwischen den Vorderkanten 15, 18, 19, 20, 21, 22 der entsprechenden
Zungenwände
und der an ihnen vorbei geführten
Luftströmung
können
für verschiedene Betriebspunkte
unter Verwendung von CFD-Berechnungen bestimmt werden.
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In 4 sind schließlich noch denkbare Ausführungsbeispiele
für Radiallüfter 1 mit
verstellbarer Zarge 23, 24 dargestellt. In 4a ist
die verstellbare Zarge 23 derart ausgebildet, dass deren
Durchmesser zwischen einem Maximaldurchmesser 25a und einem
Minimaldurchmesser 25b verstellt werden kann. In 4b wiederum
ist die verstellbare Zarge 24b hinsichtlich ihrer Formgebung
unter Verwendung einer verschiebbaren Abdeckplatte 26 veränderlich ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radiallüfter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Radiallüfterradaufnahmebereich
- 4
- Radiallüfterrad
- 5
- Luftkanal
- 6
- Spiralwand
- 7
- Kanalwand
- 8
- Zungenbereich
- 9
- Lüfterradschaufeln
- 10
- Schlitz
- 11
- Kraftfahrzeugklimaanlage
- 12
- Zungennase
- 13
- Zungenbereichvorderkante
- 14
- Antriebsachse
- 15
- Zungennasenvorderkante
- 16
- erste
Zungenwand
- 17
- zweite
Zungenwand
- 18
- Vorderkante
(von 16)
- 19
- Vorderkante
(von 17)
- 20
- Vorderkante
- 21
- Vorderkante
- 22
- Vorderkante
- 23
- verstellbare
Zarge
- 24
- verstellbare
Zarge
- 25
- Durchmesser
- 26
- Abdeckplatte