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Die Erfindung betrifft einen Ventilator, insbesondere für den Einsatz in der Klima- und Kältetechnik, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Es sind Ventilatoren bekannt, bei denen das Gehäuse aus einem Diffusor, einem Strömungsführungsteil und einer Einlaufdüse besteht. Das vom Flügelrad angesaugte Fluid strömt über die in Strömungsrichtung sich verengende Einlaufdüse in das Gehäuse und tritt aus dem Diffusor nach außen. Der Ventilator wird über die Einlaufdüse beispielsweise an das Gehäuse eines Wärmetauschers angeschlossen. Da die unterschiedlichen Geräte unterschiedliche Anschlussstellen aufweisen, müssen die Gehäuse der Ventilatoren jeweils an diese Anschlussstellen angepasst werden. Es ist darum eine große Zahl unterschiedlicher Gehäuse für diese verschiedenen Anschlussstellen erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Ventilator so auszubilden, dass er in konstruktiv einfacher Weise an unterschiedlichste Anschlussstellen angeschlossen werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Ventilator erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Ventilator ist das Gehäuse nicht mehr mit der Einlaufdüse versehen. Stattdessen hat das Gehäuse die Schnittstelle, an die eine Einlaufdüse angeschlossen werden kann. So ist es einfach möglich, an das Gehäuse des erfindungsgemäßen Ventilators unterschiedliche Einlaufdüsen anzuschließen, je nach Ausbildung bzw. Gestaltung der Anschlussstelle des Gerätes, an das der Ventilator angebaut werden soll. Die Schnittstelle ermöglicht eine einfache Befestigung der Einlaufdüse, zum Beispiel durch Verschraubung, durch eine Schnappverbindung, durch eine Verrastung, durch einen Bajonettverschluss, durch Nieten und dgl.
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Der erfindungsgemäße Ventilator ermöglicht es darüber hinaus, dass bei einem bereits vorhandenen oder geplanten Gerät mit geräteseitig integrierter Einlaufdüse ein bereits vorhandener oder vorgesehener herkömmlicher Ventilator nachträglich durch einen erfindungsgemäßen Ventilator mit hohem Wirkungsgrad und niedriger Lärmabstrahlung ersetzt werden kann, ohne dass Modifikationen am Gerät selbst notwendig wären.
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Vorteilhaft ist die Schnittstelle einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet. So kann die Schnittstelle in vorteilhafter Weise ein radial nach außen gerichteter umlaufender Flansch des Gehäuses sein. Ein solcher Radialflansch lässt sich einfach am Gehäuse vorsehen.
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Die Schnittstelle ist bevorzugt am flügelradseitigen Ende des Gehäuses vorgesehen.
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Vorteilhaft ist das Gehäuse als Diffusor ausgebildet, der sich in Strömungsrichtung des Fluids zunehmend erweitert. Dieser zunehmende Strömungsquerschnitt verringert insbesondere die axiale Komponente der Abströmgeschwindigkeit des Fluids, was zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades und somit auch der Leistungsfähigkeit des Ventilators beiträgt.
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Bei einer anderen Ausführungsform ist das Gehäuse so ausgebildet, dass es den Diffusor mit dem in Strömungsrichtung des Fluids zunehmendem Strömungsquerschnitt und den vorgeschalteten Strömungsführungsteil für das Fluid aufweist. Der Strömungsführungsteil ist vorteilhaft zylindrisch ausgebildet. Das Flügelrad kann sich in diesem Fall ganz oder teilweise im Bereich dieses Strömungsführungsteiles befinden.
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Vorteilhaft befindet sich die Schnittstelle in diesem Falle am flügelradseitigen Ende des Strömungsführurgsteils.
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Bevorzugt wird die Motoraufhängung durch die Nachleitflügel gebildet, die in Strömungsrichtung des Fluids hinter dem Flügelrad liegen. Die Nachleitflügel verringern die Umfangskomponente der Abströmgeschwindigkeit des Fluids. Da die Nachleitflügel gleichzeitig die Motoraufhängung bilden, ergibt sich eine konstruktiv sehr einfache Gestaltung des Ventilators.
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Vorteilhaft sind die Nachleitflügel mehrdimensional gewölbt. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Erhöhung des statischen Wirkungsgrades des Ventilators.
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Die Vorderkanten der Nachleitflügel sind bevorzugt sichelförmig ausgebildet.
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Die Hinterkanten der Nachleitflügel sind bei einer vorteilhaften Ausführung wenigstens über einen Teil ihrer Länge mit einer Profilierung versehen. Sie kann in Form von Zacken oder Wellen ausgebildet sein.
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Die Flügel des Flügelrades sind bevorzugt gewunden ausgebildet.
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Bei einer vorteilhaften Ausbildung ist im Gehäuse eine ungerade Anzahl von Nachleitflügeln vorgesehen.
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Bevorzugt sind das Gehäuse und/oder die Nachleitflügel aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt.
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Bevorzugt sind die Vorderkanten der Flügel des Flügelrades konkav ausgebildet, was zu einem sehr geräuscharmen Betrieb des Ventilators beiträgt. Hierbei ist es von Vorteil, wenn das radial äußere Ende der Vorderkante dem radial inneren Ende der Flügel des Flügelrades in Drehrichtung des Flügelrades vorauseilt. Eine solche Gestaltung der Vorderkanten trägt zu einem sehr geräuscharmen Betrieb wesentlich bei.
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Von Vorteil ist es, wenn die Hinterkanten der Flügel des Flügelrades wenigstens über einen Teil ihrer Länge mit einer Profilierung versehen sind. Sie kann durch Zacken, Wellen und dergleichen gebildet sein.
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Eine Nabe des Flügelrades, an welche die Flügel angeschlossen sind, ist vorteilhaft in Strömungsrichtung des Fluids konisch erweitert ausgebildet.
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Das mit mindestens einem erfindungsgemäßen Ventilator ausgestattete Gerät ist vorteilhaft ein Wärmetauscher, kann aber auch ein Verdampfer, ein Verflüssiger, ein Luftkühler, ein Rückkühler und dgl. sein.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
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1 im Axialschnitt einen erfindungsgemäßen Ventilator,
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2 den erfindungsgemäßen Ventilator gemäß 1 in perspektivischer Darstellung,
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3 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Ventilator,
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4 in perspektivischer Darstellung und in Rückansicht den erfindungsgemäßen Ventilator,
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5 in vergrößerter Darstellung einen Teil des erfindungsgemäßen Ventilators mit Flügelrad und Nachleitflügeln,
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6 in perspektivischer und vergrößerter Darstellung einen Teil des erfindungsgemäßen Ventilators mit Flügelrad und Nachleitflügeln.
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Der Ventilator hat ein Gehäuse 1, das im Betrieb des Ventilators einen Diffusor bildet. Das Gehäuse 1 erweitert sich in Strömungsrichtung des Fluids. Am erweiterten Ende des Gehäuses 1 befindet sich ein Schutzgitter 2. Am anderen, verjüngten Ende ist das Gehäuse 1 mit einem radial nach außen verlaufenden umlaufenden Flansch 3 versehen, der eine Schnittstelle des Ventilators bildet. Der Radialflansch 3 ist vorteilhaft einstückig mit dem Gehäuse 1 ausgebildet.
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Das Schutzgitter 3, das vorteilhaft als Maschengitter ausgebildet ist, kann, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, innerhalb des Gehäuses 1 befestigt sein. Es ist aber auch möglich, das Schutzgitter 2 an der Außenseite des Gehäuses 1 zu befestigen.
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Ein Flügelrad 4 wird mittels eines Motors 5 drehbar angetrieben. Der Motor 5 sitzt auf einem Motorträger 6, der innerhalb des Gehäuses 1 vorgesehen ist. Der Motor 5 ist vorteilhaft ein Außenläufermotor, der als Drehstrom-Asynchronmotor oder auch als elektronisch kommutierter Gleichstrommotor ausgebildet sein kann. Durch die Verwendung als Außenläufermotor kann eine besonders kompakte Bauweise erreicht werden.
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Der Motorträger 6 ist über Nachleitflügel 7 am Gehäuse 1 befestigt. Die Nachleitflügel 7 sind vorteilhaft mehrdimensional gewölbt. Ihre Vorderkanten 8 sind vorteilhaft sichelförmig ausgebildet, insbesondere entgegen der Drehrichtung des Flügelrades 4 geneigt angeordnet. Die Hinterkanten 9 der Nachleitflügel 7 sind wenigstens über einen Teil ihrer Länge vorteilhaft mit einer Profilierung versehen, die vorzugsweise gezackt oder wellenförmig ausgebildet ist. Wie aus 6 hervorgeht, sind die radial äußeren Enden 10 der Nachleitflügel 7 so abgewinkelt, dass sie flächig an der Innenseite des Gehäuses 1 befestigt werden können. Mit ihrem innen liegenden Ende sind die Nachleitflügel am Motorträger 6 befestigt. Die Nachleitflügel 7 schließen mit den durch ihr inneres Ende verlaufenden Axialebenen vorteilhaft einen spitzen Winkel ein. Da die Nachleitflügel 7 über den Umfang des Motorträgers 6 verteilt angeordnet sind, wird der Motor 5 sicher im Gehäuse 1 gehalten. Um die Geräuschentwicklung beim Einsatz des Ventilators gering zu halten, sind die Nachleitflügel 7 über den Umfang des Motorträgers 6 vorteilhaft ungleichmäßig verteilt angeordnet. Je nach Anwendungsfall ist aber auch eine gleichmäßige Verteilung der Nachleitflügel 7 über den Umfang des Motorträgers 6 möglich.
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Die Nachleitflügel 7 liegen in Strömungsrichtung mit Abstand hinter dem Flügelrad 4. Wie aus 1 hervorgeht, ragt das Flügelrad 4 über den größten Teil seiner axialen Höhe über das flanschseitige Ende des Gehäuses 1. Das Flügelrad 4 hat Flügel 11, die von einer Flügelradnabe 12 abstehen. Sie ist in vorteilhafter Weise in Strömungsrichtung des Fluids konisch erweitert ausgebildet. Die Flügel 11 sind derart gewunden ausgebildet, dass sie im Anschlussbereich an die Flügelradnabe 12 sowie über ihre Länge eine Steigung aufweisen (2 und 5). Um die Geräuschentwicklung beim Einsatz des Ventilators gering zu halten, sind die Flügel 11 über den Umfang der Flügelradnabe 12 ungleichmäßig verteilt angeordnet. Je nach Anwendungsfall ist aber auch eine gleichmäßige Verteilung der Flügel 11 über den Umfang der Flügelradnabe 12 möglich.
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Vorteilhaft sind die, bezogen auf die Drehrichtung des Flügelrades 4, hinteren Kanten 13 konvex ausgebildet. Vorteilhaft sind diese hinteren Kanten 13 zumindest über einen Teil ihrer Länge mit einer Profilierung 14 versehen, die gezackt oder wellenförmig ausgebildet sein kann. Die in Drehrichtung vorderen Kanten 15 der Flügel 11 sind vorteilhaft sichelförmig gestaltet. Diese Gestaltung der Flügel 11 führt in vorteilhafter Weise zu einer nur minimalen Geräuschentwicklung beim Einsatz des Ventilators.
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Vorteilhaft liegt das radial äußere Ende 16 der vorderen Kante 15 der Flügel 11 in Drehrichtung des Flügelrades 4 vor dem radial inneren, an die Flügelradnabe 12 anschließenden Ende 17. Auch diese vorteilhafte Gestaltung trägt zu einer Reduzierung der Geräuschentwicklung bei.
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Die Flügel 11 sind am radial äußeren Ende in bevorzugter Weise mit einem Winglet 18 versehen. Es erstreckt sich in bekannter Weise quer zum Flügel 11. Das Winglet kann auf der Druck- und/oder auf der Saugseite des Flügels 11 vorgesehen sein. Die Winglets 18 tragen zu einer wesentlichen Verringerung der Strömungswirbel und damit zu einer deutlichen Lärmminderung bei. Die Winglets 18 müssen sich nicht über die gesamte Länge des radial äußeren Endes der Flügel 11 erstrecken. Die Winglets können auch nur über einen Teil dieser Umfangslänge der Flügel 11 vorgesehen sein. Die Winglets 18 können einstückig mit den Flügeln 11 ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, die Winglets als gesonderte Teile nachträglich am radial äußeren Ende der Flügel 11 anzubringen.
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Die Winglets 18 haben im Querschnitt vorteilhaft ein Profil ähnlich einem Tragflächenprofil. Wie aus 6 hervorgeht, nimmt die Höhe des Winglets 18 in Richtung auf die vordere Kante 13 sowie die hintere Kante 15 jeweils ab. Je nach Anforderungsprofil kann das Winglet 18 auch eine andere Profilform haben.
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Der Ventilator in der beschriebenen Ausbildung bildet einen Aufsatz, der sich an unterschiedlichste Einrichtungen anschließen lässt, wie zum Beispiel an eine Blechdüse oder an einen Ansatz eines Gerätes, wie eines Wärmetauschers. Die Verbindung zwischen dem Ringflansch 3 und den Einrichtungen kann auf unterschiedlichste Weise erfolgen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ringflansch 3 über seinen Umfang mit Bohrungen 19 versehen, über die der Ventilator mit seinem Ringflansch 3 an die Einrichtung angeschraubt werden kann. Die Verschraubung erfolgt beim Ausführungsbeispiel axial. Es ist aber auch möglich, eine radiale Verschraubung zwischen dem Ventilator und der Einlaufdüse bzw. der jeweiligen Einrichtung zu verwenden. In diesem Falle hat das Gehäuse 1 keinen radial nach außen verlaufenden Ringflansch. Dann wird das Gehäuse 1 mit seinem flügelradseitigen Ende in oder auf eine entsprechende umlaufende Wand der Einlaufdüse bzw. der Einrichtung gesteckt, wobei die einander überlappenden Wandbereiche durch radial verlaufende Schrauben miteinander fest verbunden werden.
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Anstelle der Verschraubung ist es auch möglich, den Ventilator über eine Schnappverbindung, über eine Rastverbindung, über einen Bajonettverschluss, über Nieten und dergleichen zu befestigen.
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Bei montiertem Ventilator kann an das Gehäuse 1 direkt eine an der Einrichtung vorgesehene Einlaufdüse angeschlossen werden. Ebenso ist es möglich, zwischen dem Gehäuse 1 des Ventilators und der einrichtungsseitigen Einlaufdüse einen zylindrischen Strömungsführungsteil vorzusehen, der entweder Bestandteil der einrichtungsseitigen Einlaufdüse ist oder als gesondertes Teil sowohl mit dem Gehäuse 1 des Ventilators als auch mit der einrichtungsseitigen Einlaufdüse in geeigneter Weise verbunden wird. Der Kopfspalt zwischen den Hügeln 11 und einem solchen Strömungsführungsteil kann besonders klein ausgebildet sein. Ein optimal kleiner Kopfspalt lässt sich besonders dann erreichen, wenn die Flügel 11 aus einem Kunststoff in Spritzgusstechnik hergestellt werden. Dann können die Flügel 11 mit hoher Genauigkeit gefertigt werden.
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Das Gehäuse 1 besteht vorteilhaft einstückig aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Auch die Nachleitflügel 7 und der Motorträger 6 können aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen. Mit den Nachleitflügeln wird die Umfangskomponente der Abströmgeschwindigkeit verringert. Da die Nachleitflügel 7 über ihre Länge mehrdimensional gewölbt sind, tragen sie wesentlich zur Erhöhung des statischen Wirkungsgrades des Ventilators bei. Die Einlaufdüse, die an der Einrichtung vorgesehen ist, beschleunigt das Fluid aus dem saugseitigen Raum weitestgehend verlustarm. Diese Einlaufdüse verengt sich hierzu in Strömungsrichtung des Fluids. Das als Diffusor wirkende Gehäuse erweitert sich in Strömungsrichtung des Fluids und befindet sich in Strömungsrichtung hinter dem Flügelrad 4. Durch das diffusorförmige Gehäuse 1 wird insbesondere die axiale Komponente der Abströmgeschwindigkeit verringert, wodurch der Wirkungsgrad und somit die Leistungsfähigkeit des Ventilators erhöht werden. Das Schutzgitter 2 ist vorteilhaft als Maschengitter ausgebildet.
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Die Einlaufdüse muss nicht an der Einrichtung selbst vorgesehen sein, sondern kann auch ein getrenntes Bauteil sein, das an die Einrichtung und an den Ventilator angeschlossen wird. Die Einlaufdüse muss keinen runden Umriss haben, sondern kann auch an der Einströmseite eine eckige oder andere unrunde Umrissform haben. Auf diese Weise kann je nach Anwendungsfall der Ventilator mit der günstigsten Einlaufdüse verbunden werden.
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Bei einer weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsform ist das Gehäuse 1 einstückig mit dem zylindrischen Strömungsführungsteil ausgebildet, das in diesem Falle am laufradseitigen Ende die Schnittstelle zur Verbindung mit einer Einlaufdüse aufweist.
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Der beschriebene Ventilator zeichnet sich dadurch aus, dass er keine Einlaufdüse aufweist. Sie wird in Abhängigkeit vom Anwendungsfall in der beschriebenen Weise bei der Montage bzw. beim Einbau des Ventilators angeschlossen.
