DE19604638A1 - Ventilator-Laufrad - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventilator-Laufrad mit meh­ reren an einer gemeinsamen Nabe befestigten, sich im wesent­ lichen radial davon erstreckenden Flügeln. Solche Ventilator-Laufräder sind allgemein bekannt.

Bei den bekannten Ventilator-Laufrädern sind die Flügel im wesentlichen flächenförmige Gebilde aus Schmiedeteilen, Blechen oder gespritzten Kunststoffen, je nach Größe, Leistung und Aus­ führungsart des Ventilators. Sie haben eine geschlossene Flü­ gelfläche, deren Anstellwinkel gegenüber einer Radialebene in aller Regel mit zunehmendem Abstand von der Nabenachse abnimmt.

Ventilatoren machen bekanntlich Geräusche. Das Motorengeräusch ist dabei gewöhnlich vernachlässigbar. Dominant sind die Wind­ geräusche, die vom Laufrad hervorgerufen werden. Ursächlich hierfür sind vor allem Wirbel, die an den Flügelkanten durch einen Strömungsabriß entstehen. Diese Wirbel haben einen nach­ teiligen Einfluß auf die Leistung des Ventilators.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventilator-Lauf­ rad der eingangs genannten Art anzugeben, das eine gegenüber Ventilator-Laufrädern vergleichbarer Größe gesteigerte Leistung aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Es ist dementsprechend ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß die Flügel des Laufrades jeweils aus mehreren in Umlauf­ richtung hintereinander in geringem gegenseitigen Abstand ange­ ordneten Lamellen bestehen, die jeweils eine dem Profil eines Flugzeugflügels vergleichbare Querschnittsprofilierung mit einer verrundeten Nase an der Anströmkante und einem spitzwin­ kelig zulaufenden Ende an der Abströmkante aufweisen. Aus Sta­ bilitätsgründen sind die Lamellen an ihrem der Nabe fernen Ende miteinander verbunden und bilden dort einen geschlossenen Außenrand des jeweiligen Flügels.

In vorteilhafter Weise sind die Anstellwinkel der einzelnen Lamellen jedes Flügels derart gewählt, daß ihre Hinterkanten in einer virtuellen Hüllfläche liegen, die sich an die einen Sei­ ten aller Lamellen eines Flügels anschmiegt. Die in Anström­ richtung liegenden Nasen der Lamellen liegen dann, mit Ausnahme der in Anströmrichtung ersten Lamelle, jeweils quasi im Wind­ schatten der vorangehenden Lamellen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unterans­ prüche, auf die an dieser Stelle verwiesen werden soll.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ventilator-Laufrad mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 einen im Maßstab 2 : 1 vergrößerten Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 1, und

Fig. 3 eine Nabe mit einem einzelnen, daran angebrachten Flügel.

Man erkennt in Fig. 1 ein Ventilator-Laufrad mit einer Nabe 1 und im dargestellten Beispiel sieben Flügeln 2, die sich im wesentlichen radial von der Nabe 1 erstrecken und etwa sichel­ förmige Gestalt aufweisen. Dabei ist, wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, der mittlere Bereich jedes Flügels gegenüber sei­ nem Fußbereich, an dem der Flügel an der Nabe 1 angebracht ist, verbreitert. An den freien Enden weisen die Flügel 2 eine Kon­ tur auf, die einem Umfangskreis um das Laufrad angenähert ist.

Gemäß Fig. 1 besteht jeder Flügel 2 aus drei Lamellen 2a, 2b und 2c, die im Fußbereich des Flügels 2 nahe der Nabe 1 mitein­ ander verbunden sind und die ferner an ihrem der Nabe 1 fernen Ende miteinander verbunden sind, was der Verbesserung der Sta­ bilität dient. Die Lamellen sind in engem gegenseitigem Abstand unter Ausbildung von Schlitzen 3 angeordnet, wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, und sie sind im äußeren Drittel ihrer radialen Erstreckung durch die Schlitze 3 überspannende schlanke Stege 4 miteinander verbunden, um die Stabilität zu erhöhen.

Wie Fig. 2 als Schnittdarstellung längs der Linie A-A von Fig. 1 zeigt, weisen die Lamellen 2a, 2b und 2c ein Querschnittspro­ fil auf, das etwa dem eines schlanken Flugzeugflügels ent­ spricht, d. h. sie haben eine verrundete Nase 5 an ihrer An­ strömkante und ein spitzwinkelig zulaufendes Ende 6 an ihrer Abströmkante. Wie Fig. 2 ferner zeigt, haben die einzelnen Lamellen unterschiedliche Anstellwinkel gegenüber einer Radial­ ebene, wobei die einen Seiten der Lamellen in einer gemein­ samen, kontinuierlichen, gebogenen Hüllfläche liegen, während die Nasen 5 gegenüber dieser Hüllfläche versetzt sind. So lie­ gen die Nasen 5 der Lamellen 2b und 2c jeweils quasi im Wind­ schatten der Lamellen 2a bzw. 2b. Die Laufrichtung des Venti­ lator-Laufrades ist in Fig. 1 durch den Pfeil A dargestellt.

Die Fußbereiche der Flügel 2 sind gemäß Fig. 1 vorzugsweise so gestaltet, daß die Anströmkante eines Flügels im Fußbereich und die Abströmkante des benachbarten Flügels in dessen Fußbereich in einer gemeinsamen, zur Nabenachse O parallelen geraden Linie liegen, wie insbesondere aus Fig. 3 erkennbar ist. In Achsrich­ tung gesehen erscheint es daher so, als stießen die Flügelfüße aneinander an.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Nabe mit Flügel mit den Merkmalen der Erfindung. Es sind allein Gründe der Übersichtlichkeit und Einfachheit der Darstellung, daß in Fig. 3 nur ein Flügel gezeigt ist, doch versteht sich, daß in Wirklichkeit die Nabe mit mehreren, in gleichmäßiger Verteilung um ihren Umfang angeordneten Flügeln versehen ist, wovon in Fig. 3 der Fußgrundriß eines weiteren Flügels dargestellt ist.

Man erkennt, daß der Flügel 2 in seinem Fußbereich nahe der Nabe 1 einen relativ steilen Anstellwinkel gegen eine Rota­ tionsebene hat, der mit zunehmendem Abstand von der Achse O der Nabe 1 flacher wird. Man erkennt ferner sehr deutlich die Gestaltung des Flügels 2 aus drei miteinander im Fuß- und End­ bereich des Flügels ineinander übergehenden Lamellen 2a, 2b und 2c und die schlanken Stege 4, die die Lamellen im Bereich der Schlitze 3 miteinander verbinden, um die Stabilität des Flügels 2 zu vergrößern. Ferner zeigt die Fig. 3 schematisch die schon angesprochene Verteilung der Flügel 2 an der Nabe 1. Man sieht aus dem Grundriß des dem gezeichneten Flügel 2 benachbarten Flügels, daß die Anströmkante eines Flügels und die Abström­ kante des jeweils benachbarten Flügels in einer zur Nabenachse o parallelen geraden Mantellinie der Nabe liegen.

Versuche mit dem erfindungsgemäßen Ventilator-Laufrad haben ergeben, daß dieses bei gleicher Leistungsaufnahme eines antreibenden Motors (nicht dargestellt) eine größere Luftmenge fördert, als ein bekanntes Ventilator-Laufrad, und daß bei gleichen Drehzahlen das erfindungsgemäße Laufrad weniger Geräusch entwickelt, als ein gleich großes konventionelles Laufrad. Dies spricht dafür, daß die vorerwähnte Wirbelbildung mit ihren nachteiligen Eigenschaften vermindert ist.

Wie die Zeichnungen, insbesondere Fig. 2, zeigen, sind die Flü­ gel 2 des neuen Ventilator-Laufrades relativ dünn, d. h. sie sind im wesentlichen flächige Gebilde, wobei die Querschnitte der Lamellen in einer Zylinderebene um die Achse O der Nabe 1 eine im Vergleich zur Dicke große Länge aufweisen. Im darge­ stellten Beispiel entspricht an der Schnittebene A beispiels­ weise die Länge des Querschnitts einer Lamelle etwa dem 10- bis 12-fachen von deren Dicke.

Die sichelförmige Gestalt sowohl der Anströmkante als auch der Abströmkante eines jeden Flügels 2, wie aus Fig. 1 ersichtlich, begünstigt die aerodynamischen Eigenschaften des Flügels. Strö­ mungsabrisse und die davon hervorgerufene Wirbelbildung werden dadurch minimiert.

Im dargestellten Beispiel ist die Drehrichtung des Laufrades so angegeben, daß die konkave Flügelkante, von der Luft angeströmt wird. Für einen sichelförmig gestalteten Flügel ist dieses ungewöhnlich. Diese Flügelgestaltung in Kombination mit der gewählten Drehrichtung hat sich als besonders aerodynamisch vorteilhaft erwiesen.

Claims (7)

1. Ventilator-Laufrad mit mehreren an einer gemeinsamen Nabe befestigten, sich im wesentlichen radial davon erstreckenden Flügeln, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (2) aus mehreren in Umlaufrichtung hintereinander in geringem gegensei­ tigem Abstand angeordneten Lamellen (2a, 2b, 2c) besteht, die an ihrem der Nabe (1) fernen Ende miteinander verbunden sind und die jeweils eine dem Profil eines Flugzeugflügels vergleichbare Querschnittsprofilierung mit einer verrundeten Nase (5) an der Anströmkante und einem spitzwinkelig zulaufenden Ende (6) an der Abströmkante aufweisen.

2. Ventilator-Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstellwinkel der einzelen Lamellen (2a, 2b, 2c) jedes Flügels (2) derart gewählt sind, daß ihre Hinterkanten in einer virtuellen Hüllfläche liegen, die sich an die einen Seiten aller Lamellen (2a, 2b, 2c) anschmiegt.

3. Ventilator-Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Flügel (2) eine im wesentlichen sichelför­ mige Gestalt mit einer Verbreiterung im mittleren Abschnitt aufweist.

4. Ventilator-Laufrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmkanten der Lamellen (2a, 2b, 2c) in ihrem äußersten Drittel einem dem Laufrad gemeinsamen Umfangskreis angenähert sind.

5. Ventilator-Laufrad nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Flügel (2) in einer um die Nabenachse (O) verlaufenden zylindrischen Schnittfläche eine bogenförmige Gestalt aufweist.

6. Ventilator-Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2a, 2b, 2c) wenigstens einmal längs ihrer Längserstreckung miteinander durch Stege (4) verbunden sind.

7. Ventilator-Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmkante (5) eines Flügels an seinem an der Nabe angebrachten Fuß und die Abströmkante des benachbarten Flügels an dessen an der Nabe angebrachten Fuß in einer gemeinsamen, zur Nabenachse (O) parallelen geraden Linie liegen.