DE19523339C2

DE19523339C2 - Axialgebläse

Info

Publication number: DE19523339C2
Application number: DE19523339A
Authority: DE
Inventors: Kenji Kamada
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2015-06-28
Also published as: JP3491342B2; DE19523339A1; US5551841A; JPH0814194A

Description

Die Erfindung betrifft ein Axialgebläse zur Verwendung in Fönen oder dergleichen, und insbesondere eine geräuschmindernde Anordnung des Axialgebläses.

Aus der DE-OS 23 52 236 A1 ist ein Gebläse dieser Gattung bekannt, bei dem zur Verschiebung der Abreissgrenze der Strömung im Bereich des Spaltes zwischen den Schaufeln des Lüfterrads und des Lüftermantels eine Hilfsströmung gleicher Strömungsrichtung durch den Spalt geleitet wird, so daß die durch Reibung an dem Lüftermantel verursachte gerin gere Strömungsgeschwindigkeit entlang des Lüftermantels an die Strö mungsgeschwindigkeit hinter den Schaufeln des Lüfterrads, d. h. strom abwärts, angeglichen wird oder diese übersteigt. Dies wird konstruktiv dadurch bewerkstelligt, dass eine Ringstrahldüse in geringem Abstand vor dem Spalt und zwischen Schaufelradumfang und Lüftermantel angeord net ist, wobei die Hilfsströmung entweder aus einem Ringspalt in einem Bereich hinter dem Lüfterrad abgenommen und durch einen außerhalb der Düse liegenden Kanal in einen Ringspalt vor dem Lüfterrad zurückgelei tet wird oder auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Lüfters von außen regelbar zugeführt wird. Bei dieser Anordnung ist es schwierig, einen ausgeglichenen Zustand zwischen den Strömungsraten von Haupt luftstrom und Hilfsluftstrom zu erreichen. Ohne ausgeglichenen Zustand tritt aber Turbulenz auf.

Aus der GB 2 058 222 A ist eine Triebwerksanordnung für ein Luft kissenfahrzeug mit einem Axialgebläse bekannt, das einen ersten, axia len Einlaß und einen zweiten, radialen Einlaß aufweist, welcher strom aufwärts durch eine Ringrippe begrenzt ist. In dem radialen Einlass befindet sich ein Leitschaufelgitter mit mehreren Flügeln, die zwar wichtige Funktionen zur Lösung der in der GB 2 058 222 A genannten Aufgabe, nämlich die Erhöhung der reaktiven Schubkraft, ausüben. Je doch verringert die konstruktive Anordnung von Ringrippe und radialem Einlaß keine turbulenten Strömungen aufgrund unterschiedlicher Strö mungsgeschwindigkeiten im axialen und außeraxialen Bereich der Düse.

Aus der JP-A-2-5799 ist ein Axialgebläse bekannt, bei dem eben falls Maßnahmen zur Verhinderung einer Rückströmung in einer Zone ge ringer Strömungsgeschwindigkeit vorgeschlagen wurden, von denen ein Beispiel eine Rückflußanordnung für den Rückstrom ist, der an periphe ren Außenrändern von Flügeln des Flügelrades zu einem zusätzlichen Luftströmungspfad erzeugt wird. Das zur Bildung des zusätzlichen Luft strömungspfades erforderliche Teil erhöht aber den Widerstand in einer Niederdruckzone, in der keine Rückströmung erzeugt wird, so daß Wir belströmungen entstehen können.

Überdies tritt selbst in der Niederdruckzone, in der keine Rück strömung erzeugt wird, eine Luftströmung entlang der Oberfläche der Flügel nicht nur in Axialrichtung, sondern auch in Radialrichtungen auf, und eine solche radial gerichtete Luftströmung geht von periphe ren Außenrändern von Enden der Flügel aus, wodurch ein Wirbel erzeugt wird, der die Ursache für eine Zunahme des Geräusches des Axialgeblä ses und für einen verringerten Wirkungsgrad ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Axialgebläse zu schaffen, bei dem Turbulenzen vermindert sind, wodurch eine Verringerung des Wirkungsgrades vermieden und eine Geräuschminderung erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Axialgebläse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die innere Seitenwand ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die auf der stromaufwärts gelegenen Seite vorgesehene, den zweiten Einlaß des Ringpfades bildende Öffnung sich in Radialrichtungen des Gehäuses öff net. Vorzugsweise liegt der periphere Außenrand des Flügelrades in Richtung der Luftströmung betrachtet innerhalb des Durchgangsquer schnitts der Ausströmöffnung des den zweiten Einlaß erhaltenden Ring pfades.

Bei dem erfindungsgemäßen Axialgebläse wird die Luft primär von dem ersten Einlaß abgesaugt, um die Hauptluftströmung zu bilden, die am Auslaß ausströmt, da die innere Seitenwand innerhalb des Gehäuses nahe dem Außenumfang des Flügelrades auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Hauptluftströmung angeordnet ist, um den ringförmigen Strö mungspfad mit dem zweiten Einlaß zwischen dem Innenumfang des Gehäuses und dem Außenumfang der inneren Seitenwand zu bilden. Die Ausströmöff nung auf der Flügelradseite des Pfades erstreckt sich in einer Rich tung, die im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Hauptluftströmung und zum zweiten Einlaß des Pfades ist, welcher Einlaß vom Flügelrad abgelegen ist und auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Gehäuses liegt, so daß Luft auf der Außenumfangsseite des Flügelrades getrennt von dem Hauptluftstrom vom zweiten Einlaß über den Pfad und aus der Ausströmöffnung strömt. Dadurch wird verhindert, daß der zu Verlusten führende Wirbel am Außenumfang des Flügelrades auftritt, der ursäch lich für eine Verschlechterung des Wirkungsgrades des Gebläses und für Geräuschentwicklung ist.

Überdies kann mit einer solchen Ausbildung der inneren Seitenwand, daß sich der zweite Einlaß des Pfades in den Radialrichtungen des Ge häuses öffnet, eine Luftströmung erzeugt werden, die zuverlässig von der Hauptluftströmung getrennt ist, so daß der Wirkungsgrad des Geblä ses weiter verbessert werden kann. Da der Außenumfang des Flügelrades in Richtung der Luftströmung betrachtet innerhalb des Durchgangsquer schnitts der Ausströmöffnung des Pfades liegt, ist dafür gesorgt, daß die Luft zum Außenumfang des Flügelrades ausströmt, und die Erzeugung des zu Verlusten führenden Wirbels kann weiter verhindert werden.

Liegt ferner eine Überlappung zwischen der den Pfad bildenden Sei tenwand und dem Gehäuse vor, so ist die Luftströmung durch den Pfad in Axialrichtung ausgerichtet, und der Erzeugung des zu Verlusten führen den Wirbels kann entgegengewirkt werden. Es ist auch möglich, das Ein strömen von Luft durch den Pfad dadurch zu vergleichmäßigen, daß der Pfad mit einem Durchgangsquerschnitt ausgebildet wird, der ausgehend von der Ausströmöffnung in Richtung auf den zweiten Einlaß vergrößert oder im wesentlichen konstantgehalten ist, und der durch die Erfindung erzielte Effekt kann weiter verstärkt werden.

Überdies kann der Effekt über den ganzen Umfang des Flügelrades dadurch verstärkt werden, daß die Ausströmöffnung auf einem Kreis an geordnet wird, der koaxial zu dem Gehäuse ist.

Durch radiale Stege innerhalb des Pfades ist es auch möglich, die in den Pfad eingeführte Luftströmung optimal zu stabilisieren.

Einzelheiten von Ausführungsbeispielen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine vertikal geschnittene Ansicht des Axialgebläses einer Ausführung gemäß der Erfindung;

Fig. 2A eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Hauptteils des Axialgebläses der Fig. 1;

Fig. 2B eine Fig. 2A entsprechende Ansicht einer Vergleichsanord nung gemäß der JP-A-2-5799;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Axialgebläses der Fig. 1 von der stromaufwärts gelegenen Seite aus betrachtet;

Fig. 4A eine Seitenansicht des Axialgebläses einer weiteren Aus führungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 4B eine vertikal geschnittene Ansicht des Gebläses der Fig. 4A;

Fig. 5 eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Hauptteils des Gebläses der Fig. 4A; und

Fig. 6 ein erläuterndes Diagramm, das die Kennlinie für den stati schen Druck und das Luftvolumen für die Ausführungsbeispiele der Er findung zeigt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung enthält das Axialgebläse ein zylindrisches Gehäuse 1, bei dem eine Öffnung auf einer Vorderseite oder einem stromaufwärts gelegenen Ende einen ersten Einlaß 2 bildet, während die andere Öffnung auf der Rückseite oder am stromabwärts gelegenen Ende als Auslaß 3 vorgesehen ist. In dem Gehäu se 1 sind ein Flügelrad 4, ein Motor 5 für den Antrieb des Flügelrades 4 und Stabilisierungsflügel 6 angeordnet, die dazu dienen, den Motor 5 am Innenumfang des Gehäuses 1 abzustützen und die durch das Flügelrad 4 erzeugte Luftströmung zu stabilisieren. Das Flügelrad 4 enthält meh rere Flügel 7, während der Motor 5 an den Stabilisierungsflügeln 6 befe stigt ist, die wiederum an dem Gehäuse 1 fest angebracht sind. Wird das Flügelrad 4 durch den Motor 5 angetrieben, so wird Luft in den ersten Einlaß 2 gesaugt und dazu gebracht, aus dem Auslaß 3 auszuströmen, so daß eine Hauptluftströmung D erzeugt wird.

Am Innenumfang des Gehäuses 1 ist eine dünnere innere Sei tenwand 8 vorgesehen, die durch einen vorbestimmten Abstand vom Innenumfang des Gehäuses 1 getrennt ist, und es wird ein ringförmiger Strömungspfad 9 mit einem zweiten Einlaß 11 zwischen dem Gehäuse 1 und der inneren Seitenwand 8 gebil det. Im vorliegenden Fall ist die innere Seitenwand 8 zylin drisch und zum Gehäuse 1 koaxial, wobei auch der Pfad 9 mit dem zweiten Einlaß 11 zylindrisch ist. Die Ausströmöffnung 10 des Pfades 9 auf der Seite des Flügelrades 4 dehnt sich in einer Ebene aus, die senkrecht zur Richtung der Luftströ mung ist, und sie liegt dem Außenumfang der Flügel 7 des Flügelrades gegenüber. Auf der vom Flügelrad 4 abgewandten Seite des Pfades 9 öffnet sich der zweite Einlaß 11 in der Weise, daß Luft in einen Pfad eingesaugt wird, der von der Hauptluftströmung D getrennt ist. Die von dem zweiten Einlaß 11 eingesaugte Luft fließt durch den Pfad 9, wie dies durch eine Pfeillinie E in Fig. 2A gezeigt ist, und sie strömt aus der Ausströmöffnung 10 in Richtung auf den Außenumfang der Flügel des Flügelrades 4, so daß verhindert wird, daß ein zu Verlusten führender Wirbel nahe den peripheren Außenenden der Flügel 7 des Flügelrades 4 auftritt. Bei einer solchen Anordnung, wie sie sich aus der zuvor genannten JP-A-2-5799 ergibt, bei der das eine Rückströmung verhindernde Mittel einfach so vorgesehen ist, daß es vom Umfangsteil aus in den Strömungspfad vorspringt, wie in Fig. 2B gezeigt, kann das Mittel bewirken, daß die in der Zone geringer Strömungsge schwindigkeit erzeugte Rückströmung verhindert wird, es stellt jedoch ein Hindernis für die Luftströmung in der Nie derdruckzone dar. Es ist festzustellen, daß dieses Problem durch die Erfindung wirksam beseitigt wird. Wird in diesem Fall die innere Seitenwand 8 zu nahe am Flügelrad 4 angeord net, so bewirkt die Wand das Geräusch, und sie wird daher nicht näher am Flügelrad gehalten, als dies erforderlich ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Abstand zwischen dem Flügelrad 4 und der inneren Seitenwand 8 so gewählt, daß er etwa 15% der Außenabmessung des Flügelrads 4 beträgt. Ein einlaßseitiger oder am stromaufwärts gelegenen Ende vorgesehener Rand 14 der inneren Seitenwand 18 ist so angeordnet, daß er auf der stromaufwärts gelegenen Seite des einlaßseitigen oder am stromaufwärts gelegenen Ende vorgese henen Randes des Gehäuses 1 liegt.

Überdies ist der am einlaßseitigen Ende vorgesehene Rand 14 der inneren Seitenwand trichterförmig, und der zweite Einlaß 11 ist radial nach außen geöffnet. Mit einer solchen radial nach außen gerichteten Öffnung des zweiten Einlasses 11 ist es möglich, Luft eindeutig getrennt von der Hauptluftströ mung einzusaugen.

Überdies liegt, wie in Fig. 2A gezeigt, der Außenumfang des Flügelrades 4 in Richtung der Luftströmung betrachtet inner halb des Durchgangsquerschnitts der Ausströmöffnung 10 des Pfades 9. Mit dieser Anordnung ist dafür gesorgt, daß die Luft zum Außenumfang der Flügel des Flügelrades 4 ausströmt, und das Auftreten des zu Verlusten führenden Wirbels kann wirksam verhindert werden. Da sich die innere Seitenwand 8, die den Pfad 9 mit dem zweiten Einlaß 11 bildet, und das Gehäuse 1 überlappen, ist überdies die Luftströmung in dem Pfad 9 in Axialrichtung ausgerichtet, und die Erzeugung des zu Verlusten führenden Wirbels kann wirksam verhindert wer den. Die Strecke der Überlappung zwischen der inneren Sei tenwand 8 und dem Gehäuse 1 beträgt vorzugsweise 15% der Außenabmessung des Flügelrades 4. Überdies wird der Abstand L1 zwischen dem Außenumfang der inneren Seitenwand 8 und dem Innenumfang des Gehäuses 8 so gewählt, daß er etwa 1/30 der Außenabmessung des Flügelrades 4 beträgt, während ein Ab stand L2 zwischen den peripheren Außenrändern der Enden des Flügelrades 4 und dem Innenumfang des Gehäuses etwa 1/60 des Außendurchmessers des Flügelrades 4 beträgt.

Der zweite Einlaß 11 des Pfades 9 besitzt einen größeren Durchgangsquerschnitt als die Ausströmöffnung 10, und er dient demnach dazu, die Luftströmung durch den Pfad 9 zu vergleichmäßigen. Zur Anbringung der inneren Seitenwand an dem Gehäuse ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem die Wand 8 über mehrere, über dem Einlaß 11 vorgesehene Rippen mit dem Gehäuse 1 gekoppelt wird. Hier muß beachtet werden, daß der Durchgangsquerschnitt durch die Rippen verringert wird. An dererseits sind nach Fig. 3 der Pfad 9 sowie der zweite Ein laß 11 koaxial zu dem Flügelrad 4 angeordnet, und es kann wirksam über dem gesamten Umfang des Flügelrades 4 verhin dert werden, daß ein zu Verlusten führender Wirbel erzeugt wird.

Wie beschrieben, kann die Erzeugung des zu Verlusten führen den Wirbels am Außenumfang des Flügelrades 4 als eine Haupt quelle für die Geräuschentwicklung durch die durch den Pfeil E gezeigte Luftströmung durch den Pfad 9 ausgehend von dessen zweitem Einlaß 11 verhindert werden, wodurch jegliche Wirbelströmung in der Luftströmung verringert und jegliche Verringerung des Gebläsewirkungsgrades sowie jeglicher An stieg der Geräuschentwicklung vermieden werden können.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das Gehäu se 1 verlängert ist und die innere Seitenwand 8 bezüglich des Innenumfangs des Gehäuses zwischen dem ersten Einlaß 2 des Gehäuses und dem Flügelrad 4 angeordnet ist, um dadurch den Strömungspfad 9 zu bilden. In diesem Fall ist der Einlaß 11 durch Lochungen in dem Gehäuse 1 gebildet. Auch in diesem Fall kann die Erzeugung eines zu Verlusten führenden Wirbels so wie bei der vorhergehenden Ausführungsform verhindert werden, und es kann der gleiche Effekt wie zuvor erzielt werden.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die inne re Seitenwand 8 über mehrere radiale Stege 12 am Gehäuse 1 befestigt ist, welche Stege in dem Strömungspfad 9 liegen, wobei der zweite Einlaß 11 vollständig offen bleibt. In die sem Fall dienen die Stege 12 dazu, die Luftströmung in dem Pfad 9 zu stabilisieren, und das Auftreten irgendwelcher Wirbelströmungen in der Luftströmung kann optimal verhindert werden.

Allgemein ist die Beziehung zwischen dem statischen Druck und dem Luftvolumen in dem Axialgebläse so wie in Fig. 6 gezeigt, während gemäß der dargestellten Anordnung der Er findung das Auftreten der Rückströmung in der Zone a gerin ger Strömungsgeschwindigkeit der Fig. 6 wirksam unterdrückt und der Luftströmungseffekt in der Niederdruckzone b der Fig. 6 optimal aufrechterhalten werden kann, wobei das auf grund der Rotation des Flügelrades auftretende Geräusch wirksam verringert wird.

Claims

1. Axialgebläse mit einem zylindrischen Gehäuse (1), das an einem stromaufwärts gelegenen Ende einen ersten, axialen Einlaß (2) und an dem anderen, stromabwärts gelegenen Ende einen Auslaß (3) aufweist, einem drehbar im Gehäuse (1) angeordneten Flügelrad (4), einem Motor (5) für den Antrieb des Flügelrads (4) in dem Gehäuse (1) und Stabilisator flügeln (6) stromabwärts des Flügelrads (4) zur Abstützung des Motors (5) an der Innenwandfläche des Gehäuses (1), worin eine axiale, durch die Stabilisatorflügel (6) stabili sierte Hauptluftströmung (D) von dem ersten Einlaß (2) zum Auslaß (3) und gleichzeitig eine Hilfsluftströmung (E) am Umfang ausgehend von einem zweiten, radialen Einlaß (11), der in dem Gehäuse (1) so angeordnet ist, daß er sich ring förmig nach außen öffnet und im wesentlichen um den ersten, axialen Einlaß (2) angeordnet ist, zu einer äußeren, am Umfang liegenden Kante des Flügelrades (4) in dem Gehäuse (1) auftritt, wobei innerhalb des Gehäuses (1) auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Flügelrades (4) nahe dem inneren Umfang des Gehäuses (1) eine innere Seitenwand (8) angeordnet ist, wobei sich die innere Seitenwand (8) von einem stromaufwärts gelegenen Ende des zweiten Einlasses (11) zu einer Position zwischen einem stromabwärts gelegenen Ende des zweiten Einlasses (11) und der stromaufwärts gele genen Seite des Flügelrades (4) erstreckt und einen ring förmigen Strömungspfad (9) zwischen dem Innenumfang des Gehäuses (1) und dem Außenumfang der inneren Seitenwand (8) bildet und wobei der äußere Umfang der inneren Seitenwand (8) und der innere Umfang des Gehäuses (1) über eine vorbe stimmte Länge einander gegenüberliegend und parallel zu der Achse des Gehäuses (1) und des Flügelrades (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hauptluftströmung (D) im wesentlichen umgebende und von dieser durch die Seitenwand (8) getrennte Hilfsluftströmung (E) durch Luft verursacht wird, die aus der Umgebung durch den zweiten, radialen Einlaß (11) und den ringförmigen Strömungspfad (9) zu dem am Umfang liegenden Spitzenbereich des Flügelrades (4) aufgrund eines durch die axiale Hauptluftströmung (D) verursachten Unterdrucks eingesaugt wird.

2. Axialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß sowohl ein axialer Abstand zwischen dem stromabwärts gele genen Ende der inneren Seitenwand (8) und dem stromaufwärts gelegenen Ende des Flügelrades (4), als auch die vorbe stimmte Länge, auf der die innere Seitenwand (8) dem inneren Umfang des Gehäuses (1) gegenüberliegt, ungefähr 15% des Außendurchmessers des Flügelrades (4) beträgt.

3. Axialgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß ein radialer Abstand (L1) zwischen dem äußeren Umfang der inneren Seitenwand (8) und dem inneren Umfang des Gehäuses (1) ungefähr 1/30 des Außendurchmessers des Flügel rades (4) beträgt, und daß ein radialer Abstand (L2) zwi schen der äußeren, am Umfang liegenden Kante des Flügelrades (4) und dem inneren Umfang des Gehäuses ungefähr 1/60 des Außendurchmessers des Flügelrades (4) beträgt.

4. Axialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der zweite, radiale Einlaß (11) als auch die innere Seitenwand (8) zwischen dem ersten, axialen Einlaß (2) des länglich zylindrischen Gehäuses (1) und dem Flügelrad (4) angeordnet sind.