DE102021209606A1 - Inlet nozzle for a radial fan - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einlaufdüse (4) für einen Radiallüfter (2), aufweisend eine Einlaufkrümmung (42) deren Durchmesser sich entlang einer Axialrichtung (A) verjüngt, und eine sich hieran anschließende Auslaufkrümmung (44), deren Durchmesser sich entlang der Axialrichtung (A) vergrößert.The invention relates to an inlet nozzle (4) for a radial fan (2), having an inlet curve (42), the diameter of which tapers along an axial direction (A), and an outlet curve (44) adjoining this, the diameter of which decreases along the axial direction (A ) enlarged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einlaufdüse für einen Radiallüfter. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Radiallüfter mit einer solchen Einlaufdüse.The invention relates to an inlet nozzle for a radial fan. The invention also relates to a radial fan with such an inlet nozzle.

Unter einem Radiallüfter (Radialgebläse, Radialventilator) ist hier und im Folgenden ein Lüfter, beispielsweise ein Kühlerlüfter, zu verstehen, welcher (Kühl-)Luft axial ansaugt und - nach erfolgter Umlenkung (90°-Umlenkung) - radial ausfördert. Dies bedeutet, dass der Radiallüfter in radialer Richtung nach außen fördert (ausbläst). Radiallüfter weisen im Gegensatz zu Axiallüftern eine geringere Geräuschentwicklung auf. Insbesondere erzielen Radiallüfter bei gleicher Luftleistung deutlich geringere Schalldruckpegel.A radial fan (radial blower, radial fan) is here and in the following to be understood as a fan, for example a cooling fan, which sucks in (cooling) air axially and—after the deflection has taken place (90° deflection)—expels it radially. This means that the radial fan conveys (blows out) outwards in the radial direction. In contrast to axial fans, radial fans produce less noise. In particular, radial fans achieve significantly lower sound pressure levels with the same air performance.

Derartige Radiallüfter weisen häufig eine ansaug- oder einströmseitige Einlaufdüse (Einströmdüse) auf, mit welcher der zu fördernde Luftstrom zentral in ein Lüfterrad (Laufrad) eingeleitet wird. Aufgrund der Umlenkung des Luftstroms von einer axialen in eine radiale Richtung ist die Gefahr einer Strömungsablösung an dieser Stelle besonders groß. Einlaufdüsen weisen daher typischerweise eine Einlaufkrümmung mit einem bestimmten Krümmungsradius auf.Such radial fans often have an inlet nozzle (inlet nozzle) on the suction or inflow side, with which the air flow to be conveyed is introduced centrally into a fan wheel (impeller). Due to the deflection of the air flow from an axial to a radial direction, the risk of flow separation is particularly high at this point. Inlet nozzles therefore typically have an inlet curvature with a specific radius of curvature.

Herkömmliche Einlaufkrümmungen sind hierbei als geometrisch einfache Querschnitts- oder Durchmessereduzierungen mit konstantem Krümmungsradius ausgeführt. Die Einlaufdüse bildet mit dem Lüfterrad, insbesondere mit einem der Einlaufdüse zugewandten Deckscheibenkrümmung, einen Radialspalt, wobei das Lüfterrad mit der Deckscheibenkrümmung einige Millimeter über die Einlaufkrümmung hinausragt. Der axiale Überlapp zwischen der Einlaufdüse und der Deckscheibe des Lüfterrads entspricht hierbei einer (axialen) Spaltlänge des Radialspalts, wobei der radiale Abstand zwischen dem Außenumfang der Einlaufkrümmung und dem Innenumfang der Deckscheibe eine (radiale) Spaltbreite des Radialspalts entspricht.Conventional inlet curves are designed as geometrically simple reductions in cross section or diameter with a constant radius of curvature. The inlet nozzle forms a radial gap with the fan wheel, in particular with a curved cover disk facing the inlet nozzle, with the fan wheel with the curved cover disk protruding a few millimeters beyond the inlet curvature. The axial overlap between the inlet nozzle and the cover plate of the fan wheel corresponds to an (axial) gap length of the radial gap, with the radial distance between the outer circumference of the inlet curvature and the inner circumference of the cover plate corresponding to a (radial) gap width of the radial gap.

Die Ausführung des Lüfterradeintritts und des Radialspalts ist hierbei wichtig für eine ungestörte Zu Strömung ins Lüfterrad. Zur Erhöhung des Wirkungsgrads ist der Radialspalt, also die Spaltlänge und/oder die Spaltbreite, möglichst klein oder kompakt dimensioniert. Aufgrund von Bauraumbeschränkungen in axialer Richtung wird hierbei angestrebt eine möglichst kleine und bauraumkompakte Einlaufdüse zu verwenden. Eine zu kleine Einlaufdüse wirkt sich jedoch negativ auf die Luftleistung des Radiallüfters aus, und beeinflusst den Gesamtwirkungsgrad des Radiallüfters somit maßgeblich.The design of the fan wheel inlet and the radial gap is important for an undisturbed flow into the fan wheel. In order to increase the efficiency, the radial gap, ie the gap length and/or the gap width, is dimensioned as small or as compact as possible. Due to space limitations in the axial direction, the aim here is to use an inlet nozzle that is as small and space-compact as possible. However, an inlet nozzle that is too small has a negative effect on the air performance of the radial fan and thus significantly influences the overall efficiency of the radial fan.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine besonders geeignete Einlaufdüse für einen Radiallüfter anzugeben. Insbesondere soll eine Einlaufdüse angegeben werden, welche den Gesamtwirkungsgrad eines damit ausgestatteten Radiallüfters verbessert. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Radiallüfter anzugeben.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable inlet nozzle for a radial fan. In particular, an inlet nozzle is to be specified which improves the overall efficiency of a radial fan equipped with it. The invention is also based on the object of specifying a particularly suitable radial fan.

Hinsichtlich der Einlaufdüse wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Radiallüfters mit den Merkmalen des Anspruchs 5 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf die Einlaufdüse angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Radiallüfter übertragbar und umgekehrt.With regard to the inlet nozzle, the object is achieved with the features of claim 1 and with regard to the radial fan with the features of claim 5. Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims. The advantages and configurations listed with regard to the inlet nozzle can also be transferred to the radial fan and vice versa.

Die erfindungsgemäße Einlaufdüse (Einströmdüse) ist für einen Radiallüfter, insbesondere für einen Radiallüfter eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet. Die Einlaufdüse ist hierbei beispielsweise als ein Kunststoffbauteil, insbesondere als ein Spritzgussteil ausgeführt. Beispielsweise ist die Einlaufdüse aus einem glasfaserverstärkten Polyamid (PA-GF) oder einem glasfaserverstärkten Polypropylen (PP-GF) hergestellt.The inlet nozzle (inlet nozzle) according to the invention is intended for a radial fan, in particular for a radial fan of a motor vehicle, and is suitable and set up for this. In this case, the inlet nozzle is designed, for example, as a plastic component, in particular as an injection-molded part. For example, the inlet nozzle is made of a glass fiber reinforced polyamide (PA-GF) or a glass fiber reinforced polypropylene (PP-GF).

Die Einlaufdüse weist eine Einlaufkrümmung (Einlauftrichter) auf, deren Durchmesser sich entlang einer Axialrichtung verjüngt. Mit anderen Worten ist die Einlaufkrümmung als eine trichterförmige oder düsenförmige Querschnitts- oder Durchmesserreduzierung ausgeführt. Der Durchmesser verjüngt sich hierbei im Montagezustand in Richtung eines Lüfterrads des Radiallüfters.The inlet nozzle has an inlet curve (inlet funnel) whose diameter tapers along an axial direction. In other words, the inlet curvature is designed as a funnel-shaped or nozzle-shaped reduction in cross section or diameter. In the assembled state, the diameter tapers in the direction of a fan wheel of the radial fan.

Die Einlaufdüse weist weiterhin eine Auslaufkrümmung (Auslauftrichter) auf, deren Durchmesser sich entlang der Axialrichtung vergrößert oder aufweitet. Mit anderen Worten ist die Auslaufkrümmung als eine trichterförmige oder diffusorförmige Querschnitts- oder Durchmesseraufweitung ausgeführt. Der Durchmesser vergrö-ßert sich hierbei im Montagezustand in Richtung eines Lüfterrads des Radiallüfters.The inlet nozzle also has an outlet curve (outlet funnel), the diameter of which increases or expands along the axial direction. In other words, the outlet curvature is designed as a funnel-shaped or diffuser-shaped widening in cross section or diameter. In the assembled state, the diameter increases in the direction of a fan wheel of the radial fan.

Die Auslaufkrümmung schließt sich hierbei in Axialrichtung insbesondere unmittelbar oder direkt an die Einlaufkrümmung an. Die Einlaufkrümmung und die Auslaufkrümmung bilden somit einen Strömungskanal für eine zuströmende oder einströmende Luft. Der Strömungskanal weist somit einen sich entlang der Axialrichtung ändernden Strömungsquerschnitt (Strömungsdurchmesser) auf, wobei der Strömungskanal im Montagezustand zentral in ein Lüfterrad des Radiallüfters einmündet.In this case, the outlet curve adjoins the inlet curve in the axial direction, in particular immediately or directly. The inlet curve and the outlet curve thus form a flow channel for an inflowing or inflowing air. The flow duct thus has a flow cross section (flow diameter) that changes along the axial direction, with the flow duct opening centrally into a fan wheel of the radial fan in the assembled state.

In einer radialen und axialen Querschnittsebene weist die Einlaufdüse somit durch die Einlaufkrümmung und die Auslaufkrümmung im Wesentlichen eine konvexe, etwa U-förmige, Krümmung auf. Mit anderen Worten weist die Einlaufdüse entlang der Axialrichtung eine radiale Tailiierung oder sanduhrartige Einschnürung auf, bei welcher sich der Querschnitt zunächst verengt und anschließend weitet, wobei der Übergang von der Einlaufkrümmung zur Auslaufkrümmung vorzugsweise stetig erfolgt. Somit entsteht hinsichtlich des Durchmessers beim Übergang der Einlaufkrümmung zur Auslaufkrümmung ein lokales Minimum (Scheitelpunkt). Dieser minimale Durchmesser ist im Montagezustand vorzugsweise axial stromaufwärts zum Lüfterrad angeordnet.In a radial and axial cross-sectional plane, the inlet nozzle thus points through the inlet curvature and the outlet curvature essentially has a convex, approximately U-shaped curvature. In other words, the inlet nozzle has a radial waist or hourglass-like constriction along the axial direction, in which the cross section first narrows and then widens, with the transition from the inlet curvature to the outlet curvature preferably being continuous. Thus, with regard to the diameter, a local minimum (apex) occurs at the transition from the inlet curvature to the outlet curvature. In the assembled state, this minimum diameter is preferably arranged axially upstream of the fan wheel.

Im Lüfterbetrieb legt sich die einströmende Luft nach dem lokalen Minimum an die Wand der Auslaufkrümmung an und erfährt somit einen Strömungsimpuls entlang der radial äußeren Richtung. Die dadurch radial nach Außen gerichtete Strömung beaufschlagt das Lüfterrad des Radiallüfters deutlich besser, sodass der Gesamtwirkungsgrad des Radiallüfters erhöht wird. Somit realisiert die erfindungsgemäße Einlaufdüse eine Wirkungsgradsteigerung bezüglich der Luftleistung. Dadurch ist eine besonders geeignete Einlaufdüse für einen Radiallüfter realisiert.In fan operation, the inflowing air lies against the wall of the outlet curvature after the local minimum and thus experiences a flow impulse along the radially outer direction. The resulting radially outward flow acts on the impeller of the radial fan significantly better, so that the overall efficiency of the radial fan is increased. The inlet nozzle according to the invention thus achieves an increase in efficiency with regard to the air output. This results in a particularly suitable inlet nozzle for a radial fan.

Unter „axial“ oder einer „Axialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse des Radiallüfters, also senkrecht zu den Stirnseiten des Lüfterrads verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgenden unter „radial“ oder einer „Radialrichtung“ insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse des Radiallüfters orientierte Richtung entlang eines Radius des Lüfterrads beziehungsweise der Einlaufdüse verstanden. Unter „tangential“ oder einer „Tangentialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Radiallüfters oder des Lüfterrads (Umfangsrichtung, Azimutalrichtung), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und zur Radialrichtung, verstanden.“Axial” or an “axial direction” is understood here and below to mean in particular a direction parallel (coaxial) to the axis of rotation of the radial fan, ie perpendicular to the end faces of the fan wheel. Correspondingly, here and below “radial” or a “radial direction” is understood to mean, in particular, a direction oriented perpendicularly (transversely) to the axis of rotation of the radial fan along a radius of the fan wheel or the inlet nozzle. Here and in the following, “tangential” or a “tangential direction” means in particular a direction along the circumference of the radial fan or the fan wheel (circumferential direction, azimuthal direction), ie a direction perpendicular to the axial direction and to the radial direction.

In einer vorteilhaften Ausführung ist eine (gedachte) Tangente der Auslaufkrümmung unter einem spitzen Winkel gegenüber der Axialrichtung orientiert. Durch den möglichst spitzen oder flachen Winkel wird sichergestellt, dass im Montagezustand eine Spaltbreite (Spaltweite) eines Radialspalts zwischen der Einlaufdüse und dem Lüfterrad möglichst gering ist.In an advantageous embodiment, an (imaginary) tangent of the outlet curvature is oriented at an acute angle to the axial direction. The angle that is as acute or flat as possible ensures that a gap width (gap width) of a radial gap between the inlet nozzle and the fan wheel is as small as possible in the assembled state.

In einer denkbaren Weiterbildung ist der Winkel zwischen der Tangente und der Axialrichtung hierbei zwischen 60° und 20 °, beispielsweise etwa 40°, dimensioniert. Dadurch wird die Gefahr einer Strömungsablösung beim Übergang von der Einlaufdüse ins Lüfterrad vorteilhaft reduziert.In a conceivable development, the angle between the tangent and the axial direction is dimensioned between 60° and 20°, for example approximately 40°. As a result, the risk of flow separation during the transition from the inlet nozzle to the fan wheel is advantageously reduced.

In einer geeigneten Ausgestaltung weist die Einlaufkrümmung einen größeren Krümmungsradius als die Auslaufkrümmung auf. Der Auslauftrichter ist kleiner und damit stärker gekrümmt als der Einlauftrichter. Der Einlauftrichter beziehungsweise der Krümmungsradius der Einlaufkrümmung ist vorzugsweise möglichst groß gewählt, um eine allmähliche, gemäßigte Querschnittsverengung zu realisieren, wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird. Der Auslauftrichter beziehungsweise der Krümmungsradius der Auslaufkrümmung ist vorzugsweise möglichst klein dimensioniert, jedoch nicht zu klein, da sonst eine Strömungsablösung droht.In a suitable embodiment, the inlet curve has a larger radius of curvature than the outlet curve. The outlet funnel is smaller and therefore more curved than the inlet funnel. The inlet funnel or the radius of curvature of the inlet curvature is preferably selected to be as large as possible in order to realize a gradual, moderate narrowing of the cross section, as a result of which the efficiency is improved. The outlet funnel or the radius of curvature of the outlet curve is preferably dimensioned as small as possible, but not too small, since otherwise there is a risk of flow separation.

Der erfindungsgemäße Radiallüfter ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet. Der Radiallüfter weist hierbei eine vorstehend beschriebene Einlaufdüse auf, welche ansaugseitig oder einströmseitig angeordnet ist. Die Einlaufdüse ist hierbei beispielsweise im Bereich einer (Lüfter-)Zarge angeordnet.The radial fan according to the invention is intended in particular for a motor vehicle and is suitable and set up for it. In this case, the radial fan has an inlet nozzle as described above, which is arranged on the suction side or on the inflow side. In this case, the inlet nozzle is arranged, for example, in the region of a (fan) frame.

Der Radiallüfter weist weiterhin ein Lüfterrad (Laufrad) auf. Unter einem „Lüfterrad“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine rotationssymmetrische Komponente zu verstehen, welche eine (Lüfter-)Nabe und eine Anzahl von daran angebundenen Schaufelblättern (Lüfterschaufel, Lüfterblatt) aufweist. Das Lüfterrad ist hierbei im Wesentlichen als ein Hohlzylinder ausgeführt, in welchem eine Anzahl von Schaufelblättern angeordnet sind, welche stirnseitig um eine Kreislinie herum mit zwei Scheiben verbunden sind. Die der Einlaufdüse zugewandte Scheibe ist hierbei als eine etwa kreisringförmige Deckscheibe ausgeführt. Die Deckscheibe weist eine trichterförmige oder diffusorförmige Deckscheibenkrümmung auf. Die gegenüberliegend angeordnete Scheibe ist als eine Befestigungs- oder Trägerscheibe ausgeführt, wobei in der Mitte der Trägerscheibe die Nabe angeordnet ist.The radial fan also has a fan wheel (impeller). A “fan wheel” within the meaning of the present invention is to be understood in particular as a rotationally symmetrical component which has a (fan) hub and a number of blade blades (fan blade, fan blade) connected thereto. In this case, the fan wheel is designed essentially as a hollow cylinder in which a number of blade blades are arranged, which are connected to two disks on the face side around a circular line. The disk facing the inlet nozzle is designed as an approximately annular cover disk. The cover disk has a funnel-shaped or diffuser-shaped cover disk curvature. The disc arranged opposite is designed as a fastening or carrier disc, with the hub being arranged in the center of the carrier disc.

Das Lüfterrad beziehungsweise die Lüfternabe ist beispielsweise antriebstechnisch mit einem Antrieb drehfest mechanisch verbunden. Beispielsweise ist die Lüfternabe mit dem Antrieb schraubbefestigt. Bei einem elektromotorisch angetriebenen Lüfterrad stellt die Nabe die Verbindung zum Elektromotor, insbesondere zum Rotor, dar, so dass ein von diesem erzeugtes Drehmoment auf das Lüfterrad übertragen wird. Die Schaufelblätter sind dazu vorgesehen und/oder eingerichtet, einen radial gerichteten Luftvolumenstrom zu erzeugen, sobald das Lüfterrad in eine rotatorische Bewegung versetzt wird.The fan wheel or the fan hub is, for example, mechanically connected in terms of drive technology to a drive in a rotationally fixed manner. For example, the fan hub is bolted to the drive. In the case of a fan wheel driven by an electric motor, the hub represents the connection to the electric motor, in particular to the rotor, so that a torque generated by the latter is transmitted to the fan wheel. The blades are provided and/or set up to generate a radially directed air volume flow as soon as the fan wheel is set in rotary motion.

Ein „Schaufelblatt“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein flacher Körper, welcher in einer Ebene, auf welcher die Rotationsachse senkrecht steht, in radialer und/oder tangentialer Richtung orientiert, und in dieser Ebene sichelförmig gebogen und/oder gegenüber dieser Ebene geneigt ist. Unter einem Schaufelblatt wird im Sinne der vorliegenden Erfindung auch ein Flügel (Lüfterflügel) oder ein Rotorblatt verstanden. Die Schaufelblätter sind beispielsweise als einfach gekrümmte Kreisbogenschaufeln ausgeführt.A "blade" within the meaning of the present invention is a flat body which is oriented in a radial and/or tangential direction in a plane on which the axis of rotation is perpendicular and bent in a crescent shape in this plane and/or is inclined with respect to this plane. In the context of the present invention, a blade is also understood to mean a wing (fan blade) or a rotor blade. The blades are designed, for example, as simply curved circular arc blades.

Die Auslaufkrümmung der Einlaufdüse ist hierbei zumindest abschnittsweise innerhalb der Öffnung der Deckscheibenkrümmung des Lüfterrads angeordnet, wobei in dem axialen Überlappungsbereich ein Radialspalt zwischen der Auslaufkrümmung und der Deckscheibenkrümmung gebildet ist. Die Einlaufdüse ist hierbei derart angeordnet, dass deren minimaler (Strömungs-)Durchmesser axial stromaufwärts der Deckscheibenkrümmung angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Durchmesserminimum der Einlaufdüse axial in Zargenrichtung versetzt zum Radialspalt angeordnet. Der minimale Durchmesser ist im Montagezustand somit axial stromaufwärts zum Lüfterrad angeordnet. Im Lüfterbetrieb schmiegt sich die Strömung somit an die Wand der Auslaufkrümmung an und erfährt dadurch einen radialen Strömungsimpuls, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Radiallüfters erhöht wird. Dadurch ist ein besonders geeigneter Radiallüfter realisiert.The outlet curvature of the inlet nozzle is arranged at least in sections within the opening of the cover disk curvature of the fan wheel, with a radial gap being formed between the outlet curvature and the cover disk curvature in the axial overlapping area. The inlet nozzle is arranged in such a way that its minimum (flow) diameter is arranged axially upstream of the curvature of the cover disk. In other words, the minimum diameter of the inlet nozzle is offset axially in the direction of the frame relative to the radial gap. In the assembled state, the minimum diameter is therefore arranged axially upstream of the fan wheel. In fan operation, the flow thus nestles against the wall of the outlet curvature and is thus subjected to a radial flow impulse, which increases the overall efficiency of the radial fan. As a result, a particularly suitable radial fan is realized.

In einer denkbaren Ausführung schneidet die (gedachte) Tangente der Auslaufkrümmung der Einlaufdüse einen Krümmungsradius der Deckscheibenkrümmung. Insbesondere schneidet die Tangente den Krümmungsradius hierbei sekantenartig.In a conceivable embodiment, the (imaginary) tangent of the outlet curvature of the inlet nozzle intersects a radius of curvature of the curvature of the cover disk. In particular, the tangent intersects the radius of curvature like a secant.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

• 1 in perspektivischer Darstellung einen Radiallüfter mit einer Einlaufdüse,
• 2 in Draufsicht den Radiallüfter,
• 3 in einer Schnittdarstellung den Radiallüfter,
• 4 in einer Schnittdarstellung ausschnittsweise den Radiallüfter im Bereich der Einlaufdüse, und
• 5 in einer schematischen Schnittdarstellung ausschnittsweise den Radiallüfter im Bereich der Einlaufdüse.

An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:

• 1 a perspective view of a radial fan with an inlet nozzle,
• 2 in top view the radial fan,
• 3 a sectional view of the radial fan,
• 4 in a sectional view, a detail of the radial fan in the area of the inlet nozzle, and
• 5 in a schematic sectional view, a detail of the radial fan in the area of the inlet nozzle.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.

Der in den 1 bis 5 gezeigte Radiallüfter 2 weist eine Einlaufdüse 4 und ein Lüfterrad (Laufrad) 6 sowie einen elektromotorischen Antrieb 8 (2) auf. Im Betrieb wird das Lüfterrad 6 entlang einer Drehrichtung DR mittels des Antriebs 8 angetrieben.The in the 1 until 5 The radial fan 2 shown has an inlet nozzle 4 and a fan wheel (impeller) 6 and an electric motor drive 8 ( 2 ) on. During operation, the fan wheel 6 is driven in a direction of rotation DR by means of the drive 8 .

Das Lüfterrad 6 ist im Wesentlichen als ein Hohlzylinder ausgeführt, in welchem eine Anzahl von Schaufelblättern 10 angeordnet sind, welche stirnseitig um eine Kreislinie herum mit zwei Scheiben verbunden sind. Die Schaufelblätter 10 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. Die Schaufelblätter 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel als einfach gekrümmte Kreisbogenschaufeln ausgeführt.The fan wheel 6 is essentially designed as a hollow cylinder, in which a number of blades 10 are arranged, which are connected to two disks at the end around a circular line. The blades 10 are provided with reference numbers in the figures merely by way of example. In this exemplary embodiment, the blades 10 are designed as simply curved circular-arc blades.

Die der Einlaufdüse 4 zugewandte Scheibe ist hierbei als eine etwa kreisringförmige Deckscheibe 12 ausgeführt (2). Die Deckscheibe 12 weist eine trichterförmige oder diffusorförmige Deckscheibenkrümmung 14 auf. Die gegenüberliegend angeordnete, antriebsseitige, Scheibe ist als eine Befestigungs- oder Trägerscheibe 16 ausgeführt, wobei in der Mitte der Trägerscheibe 16 eine Lüfternabe 18 als mechanische Schnittstelle zum Antrieb 8 angeordnet ist.The disk facing the inlet nozzle 4 is designed as an approximately annular cover disk 12 ( 2 ). The cover disk 12 has a funnel-shaped or diffuser-shaped cover disk curvature 14 . The drive-side disk arranged opposite is designed as a fastening or carrier disk 16 , with a fan hub 18 being arranged in the center of the carrier disk 16 as a mechanical interface to the drive 8 .

Die Lüfternabe 18 ist hierbei insbesondere als ein dem Rest der Trägerscheibe 16 axial emporstehender Nabentopf ausgeführt, wobei der Antrieb 8 zumindest teilweise innerhalb des Nabentopfs angeordnet ist (2).The fan hub 18 is designed here in particular as a hub pot that protrudes axially from the rest of the carrier disk 16, with the drive 8 being arranged at least partially inside the hub pot ( 2 ).

Der Antrieb 8 weist einen bürstenlosen Elektromotor 20 und einen Motorträger 22 auf. Der Elektromotor 20 ist von dem Motorträger 22 gehalten, wobei der Motorträger 22 zur Montage und Befestigung des Antriebs 8 beziehungsweise des Radiallüfters 2 an einer gewünschten Einbaustelle ausgeführt ist. Hierzu weist der Motorträger 22 beispielsweise drei umfangsseitig emporstehende Schraublaschen 24 auf.The drive 8 has a brushless electric motor 20 and a motor mount 22 . The electric motor 20 is held by the motor mount 22, the motor mount 22 being designed for mounting and fastening the drive 8 or the radial fan 2 at a desired installation location. For this purpose, the motor mount 22 has, for example, three screw brackets 24 that stand up on the peripheral side.

Der Elektromotor 20 ist an der dem Lüfterrad 6 zugewandten Stirnseite des Motorträgers 22 angeordnet. Auf der hierzu gegenüberliegenden Stirnseite ist ein Elektronikfach 26 zur Aufnahme einer nicht näher gezeigten Motorelektronik oder eines Motorsteuergeräts in den Motorträger 22 eingebracht. Das Elektronikfach 26 ist mit einer Deckel- oder Abdeckplatte 28 verschlossen.The electric motor 20 is arranged on the end face of the motor mount 22 facing the fan wheel 6 . An electronics compartment 26 for accommodating engine electronics (not shown in detail) or an engine control unit is introduced into the engine mount 22 on the end face opposite thereto. The electronics compartment 26 is closed with a cover plate 28 .

In den Motorträger 22 ist eine axiale Motorachse 30 eingebracht, welche die Drehachse DA für die Drehbewegung des Lüfterrads 6 bildet. Der Elektromotor 20 ist als ein Innenläufer mit einem bewickelten Stator 32 und mit einem permanenterregten Rotor 34 ausgeführt. Der Rotor 34 ist mittels eines Wälzlagers 36 rotierbar an der Motorachse 30 gelagert.An axial motor axis 30 is introduced into the motor mount 22 and forms the axis of rotation DA for the rotary motion of the fan wheel 6 . The electric motor 20 is designed as an internal rotor with a wound stator 32 and with a permanently excited rotor 34 . The rotor 34 is rotatably mounted on the motor axis 30 by means of a roller bearing 36 .

Der Rotor 34 weist hierbei eine Kunststoffumspritzung 38, also einen als Umspritzung ausgeführten Kunststoffmantel, auf. Der Rotor 34 ist mittels der Kunststoffumspritzung 38 drehfest mit der Lüfternabe 18 gekoppelt. Beispielsweise ist der Rotor 34 an der Lüfternabe 18 schraubbefestigt oder mit dieser heißverstemmt.The rotor 34 in this case has a plastic encapsulation 38, ie one designed as an encapsulation ten plastic jacket, on. The rotor 34 is coupled to the fan hub 18 in a torque-proof manner by means of the plastic extrusion coating 38 . For example, the rotor 34 is bolted or heat staked to the fan hub 18 .

Wie in der 3 gezeigt ist, weist eine radial innenseitige Vorderkante des Schaufelblatts 10 eine Eintrittsbreite b1 auf, welche größer dimensioniert ist als eine Austrittsbreite b2 einer radial außenseitigen Hinterkante. Der radiale Abstand der Vorderkante zur Drehachse DA, welcher nachfolgend als Eintritts- oder Saugradius r1 bezeichnet ist, entspricht der Hälfte des Eintrittsdurchmessers. Der radiale Abstand der Hinterkante zur Drehachse DA, welcher nachfolgend als Außenradius r2 bezeichnet ist, entspricht der Hälfte des Außendurchmessers des Lüfterrads 6. Like in the 3 1, a radially inner leading edge of the airfoil 10 has an entry width b1, which is dimensioned larger than an exit width b2 of a radially outer trailing edge. The radial distance between the front edge and the axis of rotation DA, which is referred to below as the entry or suction radius r1, corresponds to half the entry diameter. The radial distance between the rear edge and the axis of rotation DA, which is referred to below as the outer radius r2, corresponds to half the outer diameter of the fan wheel 6.

Die beispielsweise als Spritzgussteil ausgeführte Einlaufdüse 4 weist eine kreisringförmige Einlaufscheibe 40 mit einer zentralen Aussparung oder Durchführöffnung auf. An die Einlaufscheibe 40 ist eine konvexe Einlaufkrümmung 42 als Einlauftrichter ins Lüfterrad 6 angeformt, welche die Öffnung der Einlaufscheibe 40 kragenartig umgibt. Der (Einström-)Durchmesser der Einlaufdüse 4 beziehungsweise der Einlaufkrümmung 42 verjüngt sich hierbei entlang einer Axialrichtung A in Richtung des Laufrads 6. Durch die Einlaufkrümmung 40 wird somit ein Eintrittsradius RE der Einlaufdüse 4 im Bereich der Einlaufscheibe 40 trichterförmig oder düsenförmig auf einen minimalen Radius Rmin reduziert.The inlet nozzle 4 embodied, for example, as an injection-molded part has an annular inlet disk 40 with a central recess or through-opening. A convex inlet curve 42 as an inlet funnel in the fan wheel 6 is integrally formed on the inlet disk 40 and surrounds the opening of the inlet disk 40 like a collar. The (inflow) diameter of the inlet nozzle 4 or the inlet curve 42 tapers along an axial direction A in the direction of the impeller 6. The inlet curve 40 thus makes an inlet radius RE of the inlet nozzle 4 in the area of the inlet disk 40 funnel-shaped or nozzle-shaped to a minimum radius Rmin reduced.

Die Einlaufdüse 4 weist weiterhin eine sich an die Einlaufkrümmung 42 anschließende konvexe Auslaufkrümmung 44 als Auslauftrichter auf. Der (Ausström-)Durchmesser der Einlaufdüse 4 vergrößert oder erweitert sich hierbei entlang der Axialrichtung A in Richtung des Laufrads 6. Durch die Auslaufkrümmung 44 wird der Durchmesser somit von dem minimalen Radius Rmin trichterförmig oder diffusorförmig auf einen Austrittsradius RA vergrößert.The inlet nozzle 4 also has a convex outlet curve 44 adjoining the inlet curve 42 as an outlet funnel. The (outflow) diameter of the inlet nozzle 4 increases or expands along the axial direction A in the direction of the impeller 6. The outlet curvature 44 thus increases the diameter from the minimum radius Rmin in a funnel shape or diffuser shape to an outlet radius RA.

Die Einlaufkrümmung 42 weist hierbei einen größeren Krümmungsradius als die Auslaufkrümmung 44 auf.The inlet curve 42 has a larger radius of curvature than the outlet curve 44 .

Durch die Einlaufkrümmung 42 und die Auslaufkrümmung 44 ist somit ein Strömungskanal für eine zuströmende oder einströmende Luft mit einem sich entlang der Axialrichtung ändernden Strömungsquerschnitt (Strömungsdurchmesser) realisiert. Der Strömungskanal ist somit radial tailiiert oder eingeschnürt. Somit entsteht hinsichtlich des Durchmessers beim Übergang der Einlaufkrümmung 42 zur Auslaufkrümmung 43 ein lokales Minimum, welches in der 3 mit dem Radius Rmin gekennzeichnet ist. Mit anderen Worten ist der Radius Rmin im Wesentlichen an einem Scheitelpunkt der durch die Einlaufkrümmung 42 und die Auslaufkrümmung 44 gebildeten konvexen, etwa C- oder U-förmigen, Krümmung angeordnet.The inlet curve 42 and the outlet curve 44 thus produce a flow channel for an inflowing or inflowing air with a flow cross section (flow diameter) that changes along the axial direction. The flow channel is thus radially waisted or constricted. Thus arises with respect to the diameter at the transition from the inlet bend 42 to the outlet bend 43, a local minimum, which in the 3 is marked with the radius Rmin. In other words, the radius Rmin is located substantially at an apex of the convex, approximately C- or U-shaped, curve formed by the inlet curve 42 and the outlet curve 44 .

Auslaufkrümmung 44 ist hierbei zumindest abschnittsweise innerhalb der Öffnung der Deckscheibenkrümmung 14 des Lüfterrads 6 angeordnet, wobei in dem axialen Überlappungsbereich ein Radialspalt 46 gebildet ist. Der axiale Überlapp zwischen der Einlaufdüse 4 und der Deckscheibe 12 des Lüfterrads 6 entspricht hierbei einer (axialen) Spaltlänge SL (5) des Radialspalts 46, wobei der radiale Abstand zwischen dem Außenumfang der Auslaufkrümmung 44 und dem Innenumfang der Deckscheibenkrümmung 14 einer (radialen) Spaltbreite SB des Radialspalts 46 entspricht. Die Spaltlänge SL und die Spaltbreite SB sind in dieser Ausführung etwa gleich dimensioniert.The outlet curve 44 is arranged at least in sections within the opening of the cover disk curve 14 of the fan wheel 6, with a radial gap 46 being formed in the axial overlapping area. The axial overlap between the inlet nozzle 4 and the cover plate 12 of the fan wheel 6 corresponds to an (axial) gap length SL ( 5 ) of the radial gap 46, the radial distance between the outer circumference of the outlet curve 44 and the inner circumference of the cover disk curve 14 corresponding to a (radial) gap width SB of the radial gap 46. The gap length SL and the gap width SB are dimensioned approximately the same in this embodiment.

Die Auslaufkrümmung 44 weist eine axiale Krümmungslänge KL und eine radiale Krümmungsbreite KB auf. Die Auslaufkrümmung 44 erstreckt sich hierbei von dem Scheitelpunkt bei welchem der minimale Radius vorliegt bis zum stirnseitigen Ende der Auslaufkrümmung 44, wobei sich die Krümmungsbreite KB insbesondere auf die Breite am Scheitelpunkt bezieht. Die Krümmungslänge KL ist hierbei größer als die Krümmungsbreite KB dimensioniert. Die Auslaufkrümmung 44 weist radial außenseitig einen geraden axialen Verlauf auf, so dass eine im Wesentlichen konstante Spaltbreite SB realisiert ist.The outlet curve 44 has an axial length of curvature KL and a radial width of curvature KB. The outlet curve 44 extends from the apex at which the minimum radius is present to the front end of the outlet curve 44, with the curvature width KB relating in particular to the width at the apex. The length of curvature KL is larger than the width of curvature KB. The outlet curve 44 has a straight axial course radially on the outside, so that an essentially constant gap width SB is realized.

Wie in der 5 ersichtlich ist, ist eine (gedachte) Tangente T der Auslaufkrümmung 46 unter einem spitzen Winkel W gegenüber der Axialrichtung A beziehungsweise gegenüber der Drehachse DA orientiert. Die Tangente T berührt hierbei den stirnseitigen Endpunkt der Auslaufkrümmung 44, also den axial nächstliegenden Punkt der Auslaufkrümmung 44 zur Lüfternabe 18. Wie in der 5 ersichtlich ist, schneidet die Tangente T einen Krümmungsradius RD der Deckscheibenkrümmung 14 sekantenartig in zwei Punkten innerhalb des Außenradius r2. Der Winkel W der Tangente T ist hierbei beispielsweise zwischen 60° und 20° dimensioniert. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel W insbesondere zwischen 45° und 40°, beispielsweise 41,2°.Like in the 5 As can be seen, an (imaginary) tangent T of the outlet curve 46 is oriented at an acute angle W relative to the axial direction A or relative to the axis of rotation DA. The tangent T in this case touches the front end point of the outlet curvature 44, ie the axially closest point of the outlet curvature 44 to the fan hub 18. As in FIG 5 As can be seen, the tangent T intersects a radius of curvature RD of the curvature of the cover plate 14 like a secant at two points within the outer radius r2. In this case, the angle W of the tangent T is dimensioned between 60° and 20°, for example. In the exemplary embodiment shown, the angle W is in particular between 45° and 40°, for example 41.2°.

Die Einlaufdüse 4 ist hierbei derart angeordnet, dass deren minimaler (Strömungs-)Durchmesser, also der Bereich des Radius Rmin, axial stromaufwärts der Deckscheibenkrümmung 14 beziehungsweise der Deckscheibe 12 angeordnet ist. Im Lüfterbetrieb legt sich die einströmende Luft nach dem lokalen Minimum (Rmin) an die Wand der Auslaufkrümmung 44 an und erfährt somit einen Strömungsimpuls entlang der Radialrichtung R. Die dadurch radial nach Außen gerichtete Strömung beaufschlagt das Lüfterrad 6 des Radiallüfters 2 deutlich besser, sodass der Gesamtwirkungsgrad des Radiallüfters 2 erhöht wird. Durch den spitzen Winkel W wird hierbei einerseits möglichst geringe Spaltbreite SB eines Radialspalts 44 realisiert, wobei andererseits die Gefahr einer Strömungsablösung beim Übergang von der Auslaufkrümmung 44 in die Deckscheibenkrümmung 14 reduziert ist.The inlet nozzle 4 is arranged in such a way that its minimum (flow) diameter, ie the area of the radius Rmin, is arranged axially upstream of the cover disk curvature 14 or the cover disk 12 . In fan operation, the inflowing air lies against the wall of the outlet curvature 44 after the local minimum (Rmin) and thus experiences a flow impulse along the radial direction R. The As a result, the flow directed radially outward acts on the fan wheel 6 of the radial fan 2 much better, so that the overall efficiency of the radial fan 2 is increased. Due to the acute angle W, the smallest possible gap width SB of a radial gap 44 is realized on the one hand, while on the other hand the risk of flow separation at the transition from the outlet curve 44 to the cover disk curve 14 is reduced.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described above. On the contrary, other variants of the invention can also be derived from this by a person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteReference List

22

Radiallüftercentrifugal fan

44

Einlaufdüseinlet nozzle

66

Lüfterradfan wheel

88th

Antriebdrive

1010

Schaufelblattshovel blade

1212

Deckscheibecover disk

1414

Deckscheibenkrümmungshroud curvature

1616

Trägerscheibecarrier disc

1818

Lüfternabefan hub

2020

Elektromotorelectric motor

2222

Motorträgerengine mount

2424

Schraublaschescrew tab

2626

Elektronikfachelectronics compartment

2828

Deckelplattecover plate

3030

Motorachsemotor axis

3232

Statorstator

3434

Rotorrotor

3636

Wälzlagerroller bearing

3838

Kunststoffumspritzungplastic overmoulding

4040

Einlaufscheibeinlet disc

4242

Einlaufkrümmunginlet bend

4444

Auslaufkrümmungoutlet curvature

4646

Radialspalt radial gap

DRDR

Drehrichtungdirection of rotation

DATHERE

Drehachseaxis of rotation

b1b1

Eintrittsbreiteentrance width

b2b2

Austrittsbreiteexit width

r1r1

Eintrittsradiusentry radius

r2r2

Austrittsradiusexit radius

AA

Axialrichtungaxial direction

RR

Radialrichtungradial direction

RERE

Eintrittsradiusentry radius

RARA

Austrittsradiusexit radius

RminRmin

Radiusradius

SLSL

Spaltlängegap length

SBSB

Spaltbreitegap width

TT

Tangentetangent

WW

Winkelangle

KLcl

Krümmungslängecurvature length

KBKB

Krümmungsbreitewidth of curvature

RDRD

Krümmungsradiusradius of curvature

Claims (7)

Einlaufdüse (4) für einen Radiallüfter (2), aufweisend eine Einlaufkrümmung (42) deren Durchmesser sich entlang einer Axialrichtung (A) verjüngt, und eine sich hieran anschließende Auslaufkrümmung (44), deren Durchmesser sich entlang der Axialrichtung (A) vergrößert.Inlet nozzle (4) for a radial fan (2), having an inlet bend (42), the diameter of which tapers along an axial direction (A), and an outlet bend (44) adjoining this, the diameter of which increases along the axial direction (A). Einlaufdüse (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tangente (T) der Auslaufkrümmung (44) unter einem spitzen Winkel (W) gegenüber der Axialrichtung (A) orientiert ist.Inlet nozzle (4) after claim 1 , characterized in that a tangent (T) of the outlet curve (44) is oriented at an acute angle (W) relative to the axial direction (A). Einlaufdüse (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (W) zwischen 50° und 20° dimensioniert ist.Inlet nozzle (4) after claim 2 , characterized in that the angle (W) is dimensioned between 50° and 20°. Einlaufdüse (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaufkrümmung (42) einen größeren Krümmungsradius als die Auslaufkrümmung (44) aufweist.Inlet nozzle (4) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the inlet curve (42) has a larger radius of curvature than the outlet curve (44). Radiallüfter (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Einlaufdüse (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, und ein Lüfterrad (6), - wobei die Auslaufkrümmung (44) der Einlaufdüse (4) zumindest abschnittsweise innerhalb einer Deckscheibenkrümmung (14) des Lüfterrads (6) angeordnet ist, - wobei ein Radialspalt (46) zwischen der Auslaufkrümmung (44) und der Deckscheibenkrümmung (14) gebildet ist, und - wobei die Einlaufdüse (4) einen minimalen Durchmesser aufweist, welcher axial stromaufwärts der Deckscheibenkrümmung (14) angeordnet ist.Radial fan (2), in particular for a motor vehicle, having an inlet nozzle (4) according to one of Claims 1 until 4 , and a fan wheel (6), - the outlet curve (44) of the inlet nozzle (4) being arranged at least in sections within a cover plate curve (14) of the fan wheel (6), - a radial gap (46) between the outlet curve (44) and of the curved cover disk (14), and - wherein the inlet nozzle (4) has a minimum diameter which is arranged axially upstream of the curved cover disk (14). Radiallüfter (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tangente (T) der Auslaufkrümmung (44) einen Krümmungsradius (RD) der Deckscheibenkrümmung (14) schneidet.Radial fan (2) after claim 5 , characterized in that the tangent (T) of the outlet curve (44) intersects a radius of curvature (RD) of the cover disk curve (14). Radiallüfter (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tangente (T) den Krümmungsradius (RD) sekantenartig schneidet.Radial fan (2) after claim 6 , characterized in that the tangent (T) intersects the radius of curvature (RD) like a secant.

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