DE19811877A1 - Radiallüfter - Google Patents

Abstract

Es wird ein Radiallüfter mit hoher spezifischer Leistung, insbesondere mit einem Trommelläufer (2) und einem Gehäuse (3), in dem ein sich erweiternder, als Druckraum wirkender Luftraum (4) sich spiralförmig zu einer Ausströmöffnung (5) erstreckt, und mit einer an den Seitenwänden des Gehäuses jeweils einen Kehlradius aufweisenden Gehäusezunge (6) zur Trennung von Druckraumanfang (4') und Druckraumende (4'') vorgeschlagen, bei dem die Gehäusezunge (6) über zumindest einen Teil der Breite (B) des Gehäuses (3) mit einer durchgehenden Krümmung (7) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radiallüfter mit hoher spezifischer Leistung, insbesondere mit einem Trommelläufer und einem Gehäuse, in dem ein sich erweiternder, als Druck­ raum wirkender Druckraum sich spiralförmig zu einer Ausströmöffnung erstreckt, und mit einer an den Seitenwänden des Gehäuses jeweils einen Kehlradius aufweisenden Ge­ häusezunge zur Trennung von Druckraumanfang und Druckraumende.

Radiallüfter der genannten Gattung werden insbesondere in der Bürotechnik, Haushalt­ technik und Heiztechnik als sogen. Kleinventilatoren eingesetzt und besitzen naturgemäß eine relativ hohe Leistungsdichte, d. h. die erbrachte Luftleistung ist im Verhältnis zu den Abmessungen relativ hoch. Dies gilt insbesondere für Radiallüfter, die in dem genannten Einsatzgebiet, und hier insbesondere in der Heiztechnik, nur sehr geringe Abmessungen besitzen dürfen, da andere Bauteile den Einbauraum eines derartigen Kleinventilators be­ grenzen. Aus diesem Grund werden die Gebläse mit sogen. Trommelläufern als Laufräder ausgestattet, die einen sehr hohen Energieumsatz ermöglichen, d. h. zu einer hohen Luft­ leistung führen.

Da, wie angeführt, in der Regel der Platzbedarf vorgegeben ist, ergeben sich insbesondere bei derartigen Aufgabengebieten die folgenden Rahmenbedingungen:

• 1. Es ist eine möglichst hohe Luftleistungs-Kennlinie (Druck-Volumenstrom- Kennlinie) zu erzeugen;
• 2. im geforderten Betriebspunkt soll eine derartige Konstruktion wenig Geräusch ab­ strahlen;
• 3. der geforderte Betriebspunkt ist mit einer möglichst geringen Aufnahmeleistung zu erreichen und beizubehalten.

In der Regel werden hierzu die Trommelläufer mit einem im Verhältnis zu den Außenab­ messungen des Gebläses relativ großen Durchmesser benutzt. Dies führt jedoch im Ver­ hältnis zu einem sehr kleinen Druckraum d. h. dem Raum zwischen dem Rad-Außenum­ fang und der Gehäuse-Innenseite. Da derartige Ventilatoren zumeist mit preiswerten zweipoligen Asynchronmotoren betrieben werden, deren Drehzahl entsprechend begrenzt ist, wird durch die Größe des Laufraddurchmessers eine relativ hohe Umfangsgeschwin­ digkeit erreicht, die auch für einen hohen Energieumsatz erforderlich ist. Da jedoch der Druckraum wegen des Platzmangels relativ klein gehalten ist, wird das "Schluckvermögen" der Gehäusespirale sehr schnell erreicht.

Aus diesem Grund stellen die geringen Abmessungen des Raumes für den Radiallüfter einen internen Widerstand der mit der Folge, daß

• - der große Raddurchmesser nur unzureichend ausgenutzt werden kann,
• - der Wirkungsgrad nicht ausgeschöpft wird und die Geräuschemissionen höher werden.

Vom strömungstechnischen Standpunkt wird das Optimum bei den vorgegebenen Gehäu­ seabmessungen durch einen kleineren Raddurchmesser erzielt, wodurch auf der anderen Seite die geforderten spezifischen Leistungen jedoch nicht erzielt werden können. Aus gerätetechnischen Gründen und unter anderem auch aus Platzgründen ist oft eine kreis­ förmige Austrittsöffnung erforderlich.

Derartige Gehäuse werden überwiegend, insbesondere wenn sie als Abgasgebläse (Hotsider) in Heizgeräten verwendet werden, aus Aluminium oder Stahlblech geformt bzw. tiefgezogen. Die beiden Gehäusehälften werden über eine Bördelung miteinander verbunden, wobei der Bördelrand auf der Außenseite des Gehäuses sitzt. Aus Kosten­ gründen wird bei solchen Gebläsen, die mit einer runden Austrittsöffnung ausgestattet sind, die Trennebene in die Symmetrieebene gelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radiallüfter der genannten Gattung so zu verbessern, daß seine Luftleistung erhöht wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Gehäusezunge über zumindest einen Teil der Breite des Gehäuses mit einer durchgehenden Krümmung ausgebildet ist.

Durch diese Maßnahme wird erzielt, daß zum einen die Geräuschabstrahlung reduziert und zum anderen, daß die scharfe Trennung zwischen Druckraumende und Druckrauman­ fang unterbleibt, wodurch das gasförmige Fördermedium im oberen Teil des Luftaustritts an der Zunge nicht mehr so scharf umgelenkt und so die negative Auswirkung einer sol­ chen scharfen Umlenkung auf den Wirkungsgrad vermieden wird.

Dadurch, daß der qualitative Verlauf der Krümmung der Gehäusezunge der Kontur der Ausströmöffnung entspricht, ist ein optimaler Austritt des Druckluftstroms gewährleistet. Da sich der Zungenradius über den Verlauf der Krümmung im wesentlichen stetig verän­ dert, kann eine gezielte Reduzierung der Geräuschabstrahlung erzielt werden. Der Zun­ genradius wird vorteilhafterweise an der Stelle am größten, an der die größte Beaufschla­ gung mit Luft erfolgt. In manchen Fällen ist dies die Mitte der Gehäusebreite, meist je­ doch die Motorseite des Trommelläufers.

Bei einer Ausführungsvariante ist der Zungenradius über den Verlauf der Krümmung gleich. Günstig kann sein, daß der Abstand zwischen dem Außendurchmesser des Trom­ melläufers und der Gehäusezunge entlang der Krümmung über die Gehäusebreite gleich ist. Durch die Festlegung eines relativ geringen Abstands kann eine gute Trennung zwi­ schen Druckraumanfang und Druckraumende erreicht werden, die vergleichbar wirkungs­ voll ist wie bei einer geraden Gehäusezunge.

Eine besondere Ausbildung sieht vor, daß ein Teil des Fördermediums im Bereich der Gehäusezunge wieder in den Druckraumanfang geführt wird. Dies kann durch Variation des kürzesten Abstands zwischen dem Außendurchmesser des Trommelläufers und dem Gehäuse erzielt werden, wobei der kürzeste Abstand im Bereich der Krümmung liegen kann, er kann jedoch auch in Laufrichtung nach den Bereich der Krümmung gelegt wer­ den, so daß ein keilförmiger Raum zwischen der Zunge und der Stelle des kürzesten Ab­ stands gebildet wird. Auch durch diese Maßnahme wird die Geräuschbildung erheblich reduziert.

Eine besondere Maßnahme hinsichtlich der Vergrößerung der Luftleistung ist in der Ver­ größerung des Druckraums zu sehen, die dadurch erzielt wird, daß bei gegebenen Ein­ baumaßen der Verbindungsrand des Gehäuses, das bei dieser Ausführungsform aus einer ersten und zweiten Gehäusehälfte besteht und eine nur geringe radiale Erstreckung auf­ weist. Dabei besitzt der Rand der ersten Gehäusehälfte eine vorgeformte Vertiefung, in die ein Ansatz des Randes der zweiten Gehäusehälfte einsetzbar ist. Vorzugsweise ist der Ansatz eine Abwinkelung oder ein Ringwulst und der freie Rand an der anderen Gehäu­ sehälfte als Aufnahme hierzu ausgebildet.

Die Gehäusebreite wird vorzugsweise durch jeweils eine Anschlagfläche an beiden Ge­ häusehälften definiert. Die Anschlagflächen der einen Gehäusehälfte können dabei vor­ zugsweise von einer im wesentlichen parallel zur Trennebene der Gehäuseflächen verlau­ fenden Seitenwand der Vertiefung und an der anderen Gehäusehälfte von einer an dieser Seitenwand anschlagenden Fläche des Ansatzes gebildet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verbindungsverformungen zumindest teilweise innerhalb der Gehäuseflä­ chen ausgebildet sind.

Günstigerweise kann eine Sicherung gegen das Trennen der Gehäusehälften vorgesehen sein. Die Sicherung kann einerseits als Rohrstutzen ausgebildet sein, der um den Rohr­ ansatz der Ausströmöffnung angeordnet ist, andererseits können es auch Klammern sein, welche beide Gehäusehälften ergreifen und zusammenpressen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbei­ spiele näher erläutert.

In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine CAD-Darstellung eines Radiallüfters aus dem Stand der Technik;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Radiallüfter in gleicher Darstellung wie in Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Radiallüfter;

Fig. 4 eine schematische Schnitt-Teildarstellung hinsichtlich einer Verbindung zweier Gehäusehälften nach dem Stand der Technik;

Fig. 5 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindung zweier Gehäusehälften in der Darstellung entsprechend Fig. 4;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel entsprechend einer Darstellung gemäß Fig. 4;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsvariante einer Befestigung als Einschnappverbindung;

Fig. 8 ein nächstes Ausführungsbeispiel einer Befestigungsverbindung mit Befestigungs­ sicke;

Fig. 9 eine Klemmbefestigungsverbindung;

Fig. 10a, 10b eine Befestigungsverbindung mit Klammern an den Verbindungsbereichen der Gehäuse und

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Verbindung mit Außenklammern.

Fig. 1 zeigt in schematischer CAD-Darstellung das Gehäuse 3 eines Radiallüfters mit ei­ ner im wesentlichen kreisrunden Ausströmöffnung 5. Der Übergang zwischen der Aus­ strömöffnung und dem Gehäuseinnenraum zur Saugseite hin wird durch eine Gehäuse­ zunge 6 gebildet. In der bekannten Ausführungsform ist diese Gehäusezunge im wesentli­ chen eine gerade Barriere zwischen Druckraumende 4'', d. h. dem Raum im Gehäuse 3 vor der Ausströmöffnung 5 und den Druckraumanfang 4'. Die Gehäusezunge 6 geht an ihren Rändern mit einen Kehlradius in die jeweilige Seitenwand über.

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Radiallüfters dargestellt. Der Ra­ diallüfter weist ein Gehäuse 3 auf, in dem ein Trommelläufer 2 aufgenommen ist. Das Gehäuse bildet um den Trommelläufer herum einen sich erweiternden Druckraum 4, der sich im wesentlichen spiralförmig zur Ausströmöffnung 5 erstreckt. Der Druckraum 4 ist defintionsgemäß in einen Druckraumende 4'' und einen Druckraumanfang 4' aufgeteilt, wobei das Druckraumende 4'' der Bereich ist, der anschließend in die Ausströmöffnung 5 übergeht. In Laufrichtung des Trommelläufers ist das Druckraumende 4'' vom Druckrau­ manfang 4' durch eine Gehäusezunge 6 getrennt.

Diese Gehäusezunge 6 erstreckt sich bei der dargestellten erfindungsgemäßen Ausbildung in einer der Ausströmöffnung angepaßten Krümmung über die gesamte Breite B des Ge­ häuses 3. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Krümmung auch einen anderen Verlauf haben, wobei es jeweils vorteilhaft ist, wenn die Krümmung der Öffnung des Ausströmkanals entspricht.

Die Zunge ist üblicherweise an ihrem dem Druckraum zugewandten Rand mit einem Zungenradius 8 versehen, der bei Radiallüftern der beschriebenen Gattung, die einen Rad- Durchmesser in einer Größenordnung von ca. 100-150 mm aufweisen, in einer Größen­ ordnung zwischen ca. 5 mm und 8 mm liegt. Bei dem dargestellten Beispiel der Erfindung ist die Zunge derart gestaltet, daß sich der Radius von der Symmetrieebene zu beiden Seiten stetig verringert, wobei der Radius im Mittenbereich vorzugsweise größer als 10 mm bis 15 mm ist und das Maß von 5 mm lediglich in den Randbereichen verwirklicht ist und sogar noch erheblich kleiner sein kann.

Bei besonderen Ausführungsformen kann es jedoch vorgesehen sein, daß der Zungenradi­ us 8 über den gesamten Verlauf der Krümmung gleich ist oder an der Stelle der größten Beaufschlagung mit Luft das größte Maß besitzen kann.

Ein weiteres Kriterium für die Leistungsfähigkeit eines Radiallüfters ist der Abstand zwi­ schen dem Trommelläufer und der Gehäusezunge. Bei der Erfindung kann es vorgesehen sein, daß dieser Abstand über die Gehäusebreite im wesentlichen gleich ist. Dies erfordert eine entsprechend topographische Gestaltung der Gehäuse-Innenwand.

Entsprechend den Anforderungen kann der kürzeste Abstand im Bereich der Krümmung liegen, er kann jedoch auch in Laufrichtung nach dem Bereich der Krümmung 7 der Ge­ häusezunge gelegen sein. Dabei ist ein keilförmiger Raum 10 zwischen der Gehäusezunge und der Stelle des kürzesten Abstands ausgebildet (vgl. Fig. 3). Der Keilwinkel α kann dabei je nach Anforderung variieren.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann durch die Variation der oben be­ schriebenen Merkmale erreicht werden, daß ein Teil des Fördermediums im Bereich der Gehäusezunge 6 wieder dem Druckraumanfang 4' zugeführt wird. Dabei wird die Tren­ nung von Druckraumende 4'' und Druckraumanfang 4' beispielsweise lediglich in den Randzonen des Gebläses verwirklicht, so daß eine undefinierte Rückströmung vermieden wird. Im mittleren axialen Bereich ist ein sanfter Übergang vom Druckraumende in den Druckraumanfang vorgesehen, so daß zum einen die Luftleistung und der Wirkungsgrad erhöht und zum anderen die Geräuschabstrahlung reduziert werden.

Es wird nun auf die Fig. 4 ff bezug genommen. Bei Radiallüftern zum Einsatz in der ein­ gangs beschriebenen technischen Umgebung besteht das Gehäuse in der Regel aus einer ersten Gehäusehälfte 13 und einer zweiten Gehäusehälfte 14. Diese Gehäusehälften sind an einer Verbindungsstelle 11 an ihren Rändern 12, 12' miteinander durch eine Bördelver­ bindung zu einem einzigen Gehäuse zusammengefügt. Fig. 4 zeigt eine Verbindung nach dem Stand der Technik. Die Bördelverbindung führt jedoch zu einer unvorteilhaften dia­ metralen Ausdehnung des Gehäuses, so daß der Druckraum den Randbereich, an den der Bördelrand vorsteht, nicht nutzen kann. In Fig. 5 wird eine neue Verbindung vorgeschla­ gen, bei der der Rand 12 oder 12' der ersten Gehäusehälfte 13 bzw. 14 mit einer vorge­ formten Vertiefung 15 versehen, in die ein Ansatz 16 des Randes der anderen Gehäuse­ hälfte einsetzbar ist. Die Bemessung der Vertiefung 15 einerseits und des Ansatzes 16 andererseits kann so gestaltet sein, daß der Ansatz nach dem Einsetzen in die Vertiefung unter Druck in dieser Vertiefung anliegt. Vorteilhafterweise kann dabei der Ansatz 16 ei­ ne Abwinkelung oder ein Ringwulst sein, wobei der freie Rand der anderen Gehäusehälfte zu einer Rampe geformt sein kann, damit das Einsetzen erleichtert ist.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform vergleichbar derjenigen in Fig. 5 wiedergegeben, bei der der Randbereich ebenfalls verbördelt ist, jedoch der überlappende Rand mit einem Teil um die Wurzel des Ansatzes 16 herumgezogen und noch an der Wand des Gehäuses anliegt. Hierdurch wird eine erhöhte Dichtheit erzielt.

In den Fig. 7, 8 und 9 sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen einer Einschnappverbin­ dung dargestellt, wobei jeweils die Bemessung derart vorgenommen ist, daß die zusam­ menwirkenden Teile einen Anlagedruck gegeneinander ausüben um somit zum einen eine sichere Befestigung und zum anderen eine gewisse Dichtheit zu gewährleisten.

Die in Fig. 9 dargestellte Ausführungsform ist eine Klemmverbindung, die nach Art eines Farbdosendeckels wirkt, d. h. der Rand des Gehäuseteils 13 ist nach innen gebogen und wirkt wie eine Klemmrampe auf den Wulstansatz 16'. Hierdurch kann eine hohe Dichtheit erzielt werden, wobei zur Sicherung gegen unerwünschtes Lösen der Verbindung Klam­ mern 22 (vgl. Fig. 11) vorgesehen sein können, die außen um das Gehäuse herumgreifen. Gleichzeitig kann als Sicherung auch ein Rohransatz 21 dienen, der auf den Ausströmka­ nal geschoben wird.

Weitere Sicherungsmöglichkeiten sind in Fig. 10 dargestellt, in welche krampenartige Klammern entsprechende Vorsprünge an dem Gehäuse übergreifen.

Zum Festlegen des vorbestimmten Breitenmaßes sind im Bereich der Trennebene An­ schlagflächen 7, 18 ausgebildet, die im wesentlichen parallel zur Trennebene verlaufen und an den entsprechenden Rändern oder auch an einer Seitenwand 19 der Vertiefung 15 einerseits und der entsprechenden Fläche 20 des Ansatzes 16 am anderen Gehäuseteil ausgebildet sind. Diese jeweiligen Flächen liegen auf Anschlag aufeinander, so daß das gewünschte Maß stets erzielt wird.

Es versteht sich, daß die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele auch unter­ einander kombiniert werden können.

In der graphischen Darstellung "Kennlinien-Vergleich" sind die Luftleistungskennlinien nach DIN 24163 für den Stand der Technik und für das erfindungsgemäße Gehäuse ein­ ander gegenübergestellt. Aus dieser graphischen Darstellung ist die höhere Leistungsfä­ higkeit des erfindungsgemäßen Gegenstandes ohne weiteres zu erkennen.

Claims (18)

1. Radiallüfter mit hoher spezifischer Leistung, insbesondere mit einem Trommel­ läufer (2) und einem Gehäuse (3), in dem ein sich erweiternder, als Druckraum wirken­ der Luftraum (4) sich spiralförmig zu einer Ausströmöffnung (5) erstreckt, und mit einer an den Seitenwänden des Gehäuses jeweils einen Kehlradius aufweisenden Gehäuse­ zunge (6) zur Trennung von Druckraumanfang (4') und Druckraumende (4'') dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusezunge (6) über zumindest einen Teil der Breite (B) des Gehäuses (3) mit einer durchgehenden Krümmung (7) ausgebildet ist.

2. Radiallüfter nach Anspruch 1, bei dem die Ausströmöffnung eine gekrümmte Kontur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der qualitative Verlauf der Krümmung (7) der Gehäusezunge (6) der Kontur der Ausströmöffnung (5) entspricht.

3. Radiallüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäu­ sezunge (6) über den Verlauf der Krümmung (7) einen sich im wesentlichen stetig ver­ ändernden Zungenradius (8) besitzt.

4. Radiallüfter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zungenradius (8) im Mittenbereich der Gehäusebreite am größten ist.

5. Radiallüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zungen­ radius (8) über den Verlauf der Krümmung (7) gleich ist.

6. Radiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abstand zwischen dem Außendurchmesser des Trommelläufers (2) und der Gehäusezunge (6) entlang der Krümmung (7) über die Gehäusebreite (B) im wesentli­ chen gleich ist.

7. Radiallüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzeste Abstand zwischen dem Außendurchmesser des Trommelläufers (2) und dem Gehäuse (3) im Bereich der Krümmung (7) liegt.

8. Radiallüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzeste Abstand zwischen Außendurchmesser des Trommelläufers (2) und dem Gehäuse (3) in Laufrichtung nach dem Bereich der Krümmung (7) der Gehäusezunge liegt und daß ein keilförmiger Raum (10) zwischen der Zunge und der Stelle des kürze­ sten Abstands ausgebildet ist.

9. Radiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Teil des Fördermediums im Bereich der Gehäusezunge (6) wieder dem Saugraum (4'') zugeführt wird.

10. Radiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse aus einer ersten Gehäusehälfte (13) und einer zweiten Gehäusehälfte (14) besteht und an den jeweiligen Verbindungsrändern miteinander zusammenwirkende Verbindungsver­ formungen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (12, 12') der ersten Gehäusehälfte (13, 14) eine vorgeformte Vertiefung (15) aufweist, in die ein Ansatz (16) des Randes (12, 12') der zweiten Gehäusehälfte (14, 13) einsetzbar ist.

11. Radiallüfter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (16) eine Abwinkelung oder ein Ringwulst ist und der freie Rand an der anderen Gehäuse­ hälfte eine Rampe bildet.

12. Radiallüfter nach Anspruch 7 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Anschlagfläche (17, 18) zum Festlegen der Gehäusebreite an den beiden Gehäuse­ hälften ausgebildet ist.

13. Radiallüfter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflä­ chen (17, 18) der einen Gehäusehälfte von einer im wesentlichen parallel zur Trenn­ ebene der Gehäusehälften verlaufenden Seitenwand (19) der Vertiefung (15) und an der anderen Gehäusehälfte von der an dieser Seitenwand (19) anschlagenden Fläche (20) des Ansatzes (16) gebildet wird.

14. Radiallüfter nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsverformungen zumindest teilweise innerhalb der Gehäusehälften aus­ gebildet sind.

15. Radiallüfter nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherung (21) gegen das Trennen der Gehäusehälften vorgesehen ist.

16. Radiallüfter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung (21) ein Rohrstutzen ist, in welchem ein Rohransatz der Ausströmöffnung (5) eingesetzt ist.

17. Radiallüfter nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine kraftschlüssige Klemmverbindung zwischen den beiden Gehäusehälften durch Preßpaß der zusammenwirkenden Verbindungsbereiche der Gehäusehälften ausgebildet sind.

18. Radiallüfter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine beide Gehäusehälften ergreifende Klammer (22) als Sicherung vorgesehen ist.