DE2756880A1

DE2756880A1 - Axialventilator mit hilfsfluegeln

Info

Publication number: DE2756880A1
Application number: DE19772756880
Authority: DE
Inventors: Kenji Fujikake; Haruo Katagiri; Katsuhito Yamada
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1978-06-22
Also published as: US4189281A; DE2756880C2; AU3177777A; AU517252B2; GB1592719A; JPS5377321A; JPS6134000B2

Description

BLUMBACH · WESER . 3IiRGEN · KRAMER

ZWIRNER - HIRSCH . BREHM -_1Cfftnft

I fbbooU

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsull
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KABUSHIKI KAISHA TOYOTA CHUO KENKYUSHO
2-12, Hisakata, Tempaku-ku,
Nagoya-shi, Aichi-ken,
Japan

Axialventilator mit Hilfsflügeln Beschreibung:

Diese Erfindung betrifft einen Axialventilator mit Hilfsflü· geln; insbesondere betrifft die Erfindung einen Axialventilator mit Hilfsflügeln, der in Verbindung mit einer Abschirmung bzw. Umhüllung verwendet werden soll.

Ein üblicher Ventilator ohne Hilfsflügel ist in Verbindung mit einer Umhüllung verwendet worden, um die Menge der abge-

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Oipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nal.
Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P.Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ino.

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gebenen Luft zu steigern oder um die gesamte Menge der geförderten Luft einem zu kühlenden Körper zuzuführen.

Von den zur vorliegenden Erfindung benannten Erfindern ist ein Axialventilator mit Hilfsflügeln entwickelt und beschrieben worden (vgl. deutsche Offenlegungsschrift 26 19 318), der dank seiner Hilfsflügel kräftige zentrifugale Luftströme zu erzeugen vermag. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nun die Kombination eines entsprechenden Axialventilators mit einer Umhüllung, insbesondere die Anordnung des Ventilators gegenüber der Umhüllung untersucht worden, um die Menge der abgegebenen Luft noch weiter zu steigern und den Geräuschpegel zu vermindern.

Insbesondere sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Untersuchungen und Analysen angestellt, um die optimale Beziehung oder Anordnung eines Axialventilators mit Hilfsflügeln gegenüber einer Umhüllung zu ermitteln.

Somit besteht die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Axialventilator mit Hilfsflügeln bereitzustellen, der eine optimale Anordnung seiner Ventilatorflügel gegenüber einer Abschirmung aufweist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Axialventilator bereitzustellen, der sowohl eine axiale Luftströmung wie eine radiale Luftströmung erzeugt.

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Weiterhin soll mit der vorliegenden Erfindung ein Axialventilator mit Hilfsflügeln bereitgestellt werden, der in einer Abschirmung bzw. Umhüllung eingesetzt ist.

Schließlich soll mit der vorliegenden Erfindung ein Axialventilator bereitgestellt werden, bei welchem die Zirkulation der Luftströme von der Druckseite zur Einlaßseite des Ventilators mittels an der Abschirmung angebrachter Sperrmittel verhindert ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgaben ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 wiedergegeben. Weitere Besonderheiten und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Axialventilators ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Ergebnis wird mit der vorliegenden Erfindung ein Axialventilator mit Hilfsflügeln bereitgestellt, der die nachfolgenden Merkmale aufweist, nämlich:

zwei oder mehr Ventilatorflügel sind an einer drehbaren von einer Antriebsquelle angetriebenen Welle angebracht; wenigstens ein Hilfsflügel ist auf wenigstens einer Saugseite oder Druckseite eines Ventilatorflügels angebracht und erstreckt sich mit seiner Länge in Sehnenrichtung des Ventilatorflügels, wobei das Ende des Hilfsflügels an der Vorderkante des Ventilatorflügels näher an der Drehachse des Ventilators angeordnet ist, als das andere Ende des Hilfsflügels an der Hinterkante des Ventilatorflügels; es ist eine Abschirmung mit öffnungen an gegenüberliegenden Enden vorgesehen, wobei diese öffnungen einmal als Abschnitt mit großem Durchmesser und einmal als Abschnitt mit kleinem

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Durchmesser eines hohlen, zylinderförmigen Bauteils ausgebildet sind, wobei der Abschnitt mit großem Durchmesser und der Abschnitt mit kleinem Durchmesser an in axialer Richtung gegenüberliegenden Enden des zylindrischen Bauteils angeordnet sind;
weiterhin gilt die Bedingung,

04LÄW

mit L¹= die teilweise Breite des Ventilatorflügels, die sich in axialer Richtung von einem Punkt mit dem kleinsten inneren Durchmesser des Abschnittes mit kleinem Durchmesser der Abschirmung bis zu der Vorderkante des in die Abschirmung eingesetzten Ventilatorflügels erstreckt;

und V/ = die gesamte Breite des Ventilatorflügels in axialer Richtung.

Die gesamte Breite W des Ventilatorflügels in axialer Richtung ist definiert als diejenige Breite, die aus der Projekt ion der Länge ¹¹L" des Ventilatorflügels von seiner Vorderkante zu seiner Hinterkante auf die Achse des Ventilators erhalten wird.

Die eingesetzte Breite L des in die Abschirmung eingesetzten Ventilatorflügels entspricht einem Abstand der Einfügung des Ventilatorflügels von einem Abschnitt mit minimalem inneren Durchmesser der Abschirmung in Richtung auf den Abschnitt mit größerem inneren Durchmesser zu, nämlich als der Abstand

- ίο -

von der Spitze der Abschirmung (Position des minimalen inneren Durchmessers) bis zu dem eingesetzten Endabschnitt BT des Ventilatorflügels.

Zur Erläuterung dieser Paramater sowie zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen auch 5 Blatt Abbildungen mit den Fig. 1 bis 16, sowie eine Tabelle 1; im einzelnen zeigen:

Fig. 1 Einzelheiten zur Erläuterung des erfindungsgebis 3 mäßen Ventilators;

Fig. 4 Einzelheiten einer ersten Ausführungsform des erfindunggemäßen Ventilators;

Fig. 5 Änderungen an dieser ersten Ausführungsform;

Fig. 6 Einzelheiten einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilators;

Fig. 7 Einzelheiten einer dritten Ausführungsform des bis 9 erfindungsgemäßen Ventilators;

Fig. 10 Einzelheiten einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilators;

Fig. 11 Einzelheiten einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilators;

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Fig. 12 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der charakteristischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Ventilators; und

Fig. 13 verschiedene Abänderungen an obigen Ausführungs~ bis 16 formen des erfindungsgemäßen Ventilators.

Wie der Tab. 1 zu entnehmen ist, kann die eingesetzte Breite L des Ventilatorflügels Werte von O bis 4/4 W annehmen; weiterhin kann der Ventilator einerseits als Saugventilator oder als Blasventilator ausgebildet sein, wozu die typischen Abänderungen vorgesehen sind.

Bei einem Saugventilator ist die eingesetzte Breite L des Ventilatorflügels B in die Abschirmung S definiert als der Abstand von der Spitze (Pos. mit min. innerem Durchmesser) der Abschirmung bis zur Vorderkante des Ventilatorflügels B, betrachtet in Richtung der strömenden Luft. Andererseits ist bei einem Blasventilator die eingesetzte Breite L des Ventilatorflügels definiert als der Abstand von der Spitze (Pos. mit min. innerem Durchmesser) der Abschirmung bis zu der Hinterkante des Ventilatorflügels B, wiederum betrachtet in Strömungsrichtung der strömenden Luft.

Wie mit Fig. 3 dargestellt, kann der erfindungsgemäße Ventilator große Luftmengen von der Anströmseite der Luft her aufnehmen und anschließend in Richtung der Abströmseite kräftige

Luftströme abgeben, die aus den üblichen axialen Luftströmen und zusätzlichen, von den Hilfsflügeln AB erzeugten zentrifugalen Luftströmen zusammengesetzt sind; zusätzlich wird eine Zirkulation der Luftströme (umgekehrte bzw. Ruckströmung) CS von der Auslaßseite zur Einlaßseite des Ventilators verhindert. Im einzelnen weist der erfindungsgemäße Axialventilator Hilfsflügel auf, die zusätzlich zu den üblichen axialen Luftströmen zentrifugale Luftströme erzeugen, wodurch insgesamt die Menge der abgegebenen Luft erhöht und der Bereich, auf welchen die Luft aufgeblasen wird, vergrößert wird, jeweils im Vergleich mit einem Axialventilator ohne Hilfsflügel. Weiterhin kann die Möglichkeit einer zirkulierenden Strömung CS (vgl. Fig. 2) in Richtung von der Auslaßseite zu der Einlaßseite des Ventilators wirksam verhindert werden.

Weiterhin werden die seitlichen Luftströme'von der Anströmseite her zu den eintretenden Luftströmen hinzugefügt; deshalb weist der bekannte Axialventilator den Nachteil auf, daß die Menge der von der Anströmseite her in axialer Richtung in den Ventilator eintretende Luft vermindert ist.

Im Gegensatz dazu ist bei dem erfindungsgemäßen Ventilator die Abschirmung S in einer geeigneten Stellung relativ zu dem Ventilatorflügel B angeordnet, so daß bei einem Saugventilator die zirkulierenden Luftströme CS von der Auslaßseite zur Einlaßseite des Ventilators mittels der Abschirmung S unterbunden werden können, wie das mit Fig. 3A dargestellt ist; weiterhin kann auch die Vereinigung der seitlichen Luft

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ströme SS mit dem anströmenden Luftstrom unterbunden werden. Weiterhin können die von den Hilfsflügeln erzeugten zentrifugalen Luftströme zwangsweise die umgekehrten Luftströme CS₂ verhindern; beim bekannten Axialventilator mit Abschirmung jedoch ohne Hilfsflügel können solche umgekehrten Luftströme von der Auslaßseite des Ventilators durch einen Zwischenraum zwischen der Spitze des Ventilatorflügels und der Abschirmung zu der Einlaßseite des Ventilators auftreten; im Ergebnis führt das dazu, daß beim erfindungsgemäßen Ventilator eine große Luftmenge an der Anströmseite in den Ventilator eintritt, wodurch auch die Menge der abgegebenen Luft gesteigert werden kann. Weiterhin kann auch der Druck nahe der Anströmseite des Ventilators durch die Anordnung der Abschirmung gesenkt werden, wodurch wiederum die Menge der geförderten Luft gesteigert werden kann. Andererseits können bei dem mit Fig. 3B dargestellten, erfindungsgemäßen Blasventilator die zentrifugalen Luftströme von dem Ventilatorflügel B sowie die Abschirmung 3 die zirkulierenden Luftströme CS von der Auslaßseite zu der Einlaßseite des Ventilators verhindern, so daß die gesamte, vom Ventilator abgegebene Luftmenge stromabwärts durch die Abschirmung S gerichtet wird.

Pur den Fall, daß ein Lruckwiderstand, bzw. ein Gegendruck erzeugender Körper, wie etwa ein Wärmetauscher oder ein Filter stromabwärts von der Abschirmung auftritt, d.h., bei der Position mit großem Durchmesser bei der Abschirmung eines Saugventilators, wird von den diese Druckwiderstände um-

gebenden Abschirmung und Ventilatorflügeln eine Kammer gebildet, so daß die zirkulierenden Luftströme von der Auslaßseite zur Einlaßseite des Ventilators, sowie die Luftströme SS aus den Seitenabschnitten in der Anströmseite des VentilatoTs unterbunden werden, v/ährend die von den im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Hilfsflügelh erzeugten zentrifugalen Luftströme starke umgekehrte Luftströme mit einer Geschwindigkeitskomponente in der umgekehrten Richtung von der Auslaßseite des Ventilators durch einen Zwischenraum zwischen der Spitze des Ventilators und der Abschirmung zu der Einlaßseite des Ventilators verhindern, was dazu führt, daß in der oben genannten Kammer nahezu ein Vakuum erzeugt wird; dies führt dazu, daß zwischen der Kammer und der Atmosphäre stromaufwärts von einem Druckwiderstand wie etwa einem Wärmetauscher oder einem Filter ein großer Druckgradient erzeugt wird. Im Ergebnis kann dadurch eine große Luftmenge durch einen solchen Druckwiderstand bzw. ein solches Druckhindernis hindurchgeführt werden, so daß ein verbesserter Wärmeaustausch gewährleistet ist. Darüberhinaus wird ein großer Druckunterschied zwischen der stromabwärts gerichteten Seite und der stromaufwärts gerichteten Seite des Ventilators erzeugt, so daß mit hoher Leistung und Wirksamkeit eine große Menge Luft abgegeben werden kann. Im Hinblick darauf ist die beste Anwendung des erfindungsgemäßen Ventilators dort vorgesehen, wo große Druckwiderstände bzw. ein großer Gegendruck auftritt, etwa der vom Motor eines Kraftfahrzeugs verursachte Gegendruck im Hinblick auf den Kühlventilator. Mit anderen

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Worten ausgedrückt, der bekannte Axialventilator ohne Hilfsflügel bringt eine geringere LuftblasIeistung, sofern an der Auslaßseite des Ventilators ein hoher Gegendruck (ausgehend von dem Druckwiderstand des Motors) auftritt. Im Gegensatz dazu werden beim erfindungsgemäßen Ventilator von den Hilfsflügeln AB starke zentrifugale Luftströme erzeugt, so daß insgesamt Luftströme gebildet werden, die längs der Wand des den Gegendruck aufbauenden Hindernisses (Motor) entlang strömen. Im Ergebnis kann dadurch durch einen Radiator (Wärmeaustauscher) eine große Luftmenge hindurchgesetzt werden, da ein großer Druckgradient zwischen der Anströmseite und der Abström-seite des Ventilators besteht, ohne daß dadurch die Luftblaswirkung und die Menge der in den Motorraum abgegebenen Luft verringert wird. Im Ergebnis gewährleistet der erfindungsgemäße Ventilator, daß der Radiator seine Wärmetauschfunktion wirksam ausüben kann und im Motorraum kräftige Luftströme erzeugt werden, wodurch ein Anstieg der Temperatur aufgrund der von den Abgaseinrichtungen abgegebenen Wärme verhindert wird; weiterhin kann dadurch die Temperatur des Motorraumes abgesenkt werden, was wiederum die Arbeitsweise des Vergasers verbessert und Schwierigkeiten mit der Abgaseinrichtung beseitigt.

Sofern der erfindungsgemäße Axialventilator als Blasventilator eingesetzt wird, und ein wärmeerzeugendes Druckhindernis, wie etwa ein Wärmeaustauscher, Filter und dgl. stromabwärts vom

Ventilator angeordnet ist (d.h., an der Pos. mit großem Durchmesser der Abschirmung S)₁ dann wird eine Kammer gebildet, die vom Ventilator, der Abschirmung und dem Druckwiderstand umgeben ist, wobei die zirkulierenden Luftströme von der Auslaßseite zur Einlaßseite des Ventilators sowohl durch die Abschirmung wie durch die zentrifugalen Luftströme (die vom erfindungsgemäßen Ventilator erzeugt werden) unterbunden sind, wodurch der Druck in der genannten Kammer erhöht wird. Im Ergebnis kann damit die gesamte abgegebene Luftmenge durch einen Wärmetauscher oder Filter geführt werden, womit gewährleistet ist, daß der Wärmetauscher seine Funktion wirksam ausüben kann. Sofern weiterhin die Form der Abschirmung an die von den erfindungsgemäß vorgesehenen Hilfsflügeln erzeugten zentrifugalen Luftströme angepaßt ist, dann kann die Luft auf einen weiten Bereich aufgeblasen werden; dies stellt einen Unterschied zum bekannten Axialventilator dar, wo die abgegebenen Luftströme am Auslaßende des Ventilators eingeschnürt sind. Dementsprechend kann ein Ventilator mit geringer Größe gut geeignet sein, um einen Druckwiderstand mit großen Abmessungen, wie etwa einen Wärmetauscher,wirksam zu kühlen.

Sofern der erfindungsgemäße Ventilator mit Hilfsflügeln eingesetzt wird, ist es wesentlich, eine Abschirmung vorzusehen, um zirkulierende Luftströme zu verhindern. Weiterhin ist eine geeignete Anordnung der Abschirmung gegenüber dem Ventilator wesentlich, um die glatte und gleichmäßige Erzeugung von zentrifugalen Luftströmen zu gewährleisten.

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Der erfindungsgemäße Axialventilator wird nachfolgend mit Bezugnahme auf einzelne Ausführungsformen erläutert. Mit Fig. 4 ist eine erste Aus führungs forin dargestellt, die für Ventilationsausrüstungen vorgesehen ist.

Der Axialventilator nach dieser ersten Ausführungsform weist vier, kreisförmige Ventilatorflügel B auf, die in radialer Richtung abstehend an einer runden,von einem Elektromotor M angetriebenen V/elle RS angebracht sind; weiterhin ist an der Saugseite jedes kreisförmigen Ventilatorflügels B ein Hilfsflügel AB angebracht. Das Vorderende des Hilfsflügeis AB befindet sich in radialer Richtung auf einem mittleren Punkt des VentilatorflugeIs B; das Hinterende des Hilfsflügeis AB befindet sich auf einem Punkt entsprechend 3/4 der radialen Erstreckung des Ventilatorflügels B; zwischen seinem Vorderende und seinen Hinterende weist der Hilfsflügel AB eine bogenförmig gekrümmte Fläche auf. Die Abschirmung 5 weist eine solche Form auf, daß sie mit ihrem gleichmäßig bogenförmig gekrümmten Querschnitt den zentrifugalen Luftströmen folgt, die von dem Hilfsflügel erzeugt werden; weiterhin befindet sich ein Spitzenabschnitt 5U der Abschirmung 5 (an der Pos. mit kleinem Durchmesser) im Bereich des in axialer Richtung verlaufenden Hinterendes des Ventilatorflügels B; das gegenüberliegende große Hinterende 5D der Abschirmung 5 ist mit einem Rahmen F verbunden, der über vier schmale Halterungen am Elektromotor M angebracht ist. Zusätzlich sind die Strei-

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fen MB vorgesehen, die drehbar angebracht sind und mit dem rückwärtigen Ende der Abschirmung 5 zusammenarbeiten, so daß diese Öffnung der Abschirmung verschlossen ist, sofern der Ventilator nicht in Betrieb ist; andererseits können diese Streifen MB in die mit Fig. 4 gebrachte Stellung gebracht werden, sofern der Ventilator in Betrieb ist. Der Ventilator nach dieser Ausführungsform ist auf einer Grenzlinie zwischen einer Wand K oder einem Fenster und dem Äußeren eines Raumes angeordnet.

Nachdem der Elektromotor M in Betrieb genommen worden ist und die Streifen MB in die dargestellte Stellung gebrecht sind, dann kann der Axialventilator nach dieser ersten Ausführungsform verschmutzte Luft, Rauch oder mit übelriechenden Stoffen belastete Luft aus einem Raum in Form der Luftströme US abziehen und diese Luft in Form der Luftströme DS nach aurjsen abgeben.

Bei dieser Ausführungsform ist das Vorderende 5U (Stellung des kleinsten inneren Durchmessers) der Abschirmung 5 mit der in axialer Richtung verlaufenden Hinterkante des Ventilatorflügels (eingefügte Länge L = O) ausgerichtet, so daß die zirkulierenden Luftströme von der Auslaßseite zu der Einlaßseite des Ventilators unterbrochen sind, wodurch die Menge der abgegebenen Luft erhöht werden kann; d.h., die Luft kann wirksam in den Ventilator eintreten und wird von diesem wirksam abgegeben. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Hilfsflügel AB auf dem Ventilatorflügel B, so daß in einem weiten

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Bereich kräftige zentrifugale Luftströme gebildet werden. (Bei dieser Ausführungsform ist die Gestalt bzw. Kontur der Abschirmung 5 an die Strömungslinien der Luftströme angepaßt). Dadurch ist es möglich, einen vergrößerten Bereich für das Abgabeende des Ventilators vorzusehen, wodurch der Strömungswiderstand der durch diesen Ventilator hindurchtretenden Luftströme herabgesetzt ist, was wiederum gewährleistet, daß die Luft wirksam mit hoher Ventilationswirkung aus dem Raum abgezogen werden kann.

Mit Fig. 5 ist eine Abänderung an dieser ersten Ausführungsfonn dargestellt; der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen wird nachfolgend mit Bezugnahme auf Fig. 5 dargelegt.

Der Ventilator nach der ersten Ausführungsform der Erfindung wird als Blasventilator verwendet, während der Ventilator nach dieser Abänderung als Saugventilator benutzt wird. Deshalb ist bei dieser Abänderung eine Abschirmung 41 mit bogenförmig gekrümmtem Querschnitt an der Einlaßseite des Ventilators angeordnet; stromabwärts von der rotierenden Welle RS ist der Elektromotor M angebracht, der von einem Rahmen F gehalten wird; das bedeutet, dieser Ventilator wird von rückwärts angetrieben. In diesem Falle ist das stromabwärtige Ende 51D der Abschirmung 51 (Stellung des min. inneren Durchmessers) mit der Vorderkante des Ventilatorflügels B ausgerichtet. Mit anderen Worten, bei dieser Ausführungsform weist die in die Abschirmung 51 eingesetzte Länge L des Ventilators einen Wert von O auf. Hinsichtlich^andexÄE EinzelJieiten ist die Anordnung die

- 20 gleiche, wie bei der ersten Ausführungsform.

Diese abgeänderte Ausführungsform eines Ventilators kann verschmutzte Luft, Rauch oder mit übelriechenden Stoffen belastete Luft aus einem Raum in Form der Luftströme US abziehen und in Form der Luftströme DS abgeben.

Bei dieser Ausführungsform befindet sich die Abschirmung 51 an der Einlaßseite des Ventilators, so daß die zirkulierenden Luftströme von der Auslaßseite des Ventilators zur Einlaßseite des Ventilators unterbrochen sind, und weiterhin die von den Hilfsflügeln erzeugten zentrifugalen Luftströrae umgekehrte Luftströme mit sich führen, die ansonsten dazu neigen würden, in der entgegengesetzten Richtung zwischen der Abschirmung und dem Ventilator hindurchzuströmen. Im Ergebnis wird damit die gesamte aufgenommene Luft zu der Ablaßseite des Ventilators befördert. Wegen dieser Verhinderung von umgekehrten bzw. zurückströmenden Luftströmen können von der Anstromseite heftige Luftströme durch den Ventilator hindurch erzeugt werden, wodurch die Luft aus dem Raum abgezogen und ins Freie hinaus befördert wird.

Darüberhinaus wird durch die Anordnung der Abschirmung 51 an der Einlaßseite des Ventilators stromaufwärts vom Ventilator nahezu ein Vakuum erzeugt, so daß der Ventilator die Luft kräftig aus dem Raum abziehen kann.

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Mit Bezugnahme auf die Fig. 6 wird nachfolgend eine zweite Auführungsform des erfindungsgemäßen Axialventilators beschrieben.

Wie mit Fig. 6 dargestellt, betrifft diese zv/eite Ausführungsform einen Axialventilator, der als Gebläse in einer Anlage benutzt wird, das Luft von außerhalb der Anlage heranführt und anschließend auf eine wärmeerzeugende Vorrichtung D bläst, um diese Vorrichtung D zu kühlen.

Dieser Axialventilator nach dar zweiten Aus führungs form v/eist vier Ventilatorflügel B2 auf, die in radialer Richtung abstehend an einer drehbaren Welle RS angebracht sind, welche von Antriebsmitteln angetrieben wird. Auf der Saugseite 12 der Ventilatorflügel B2 sind jeweils zwei Hilfsflügel AB 1, AB2 ausgebildet; hierbei ist der Abstand zwischen den beiden Hilfsflügeln AB 1, AB 2 am Vorderende des Ventilatorflügels B2 größer, als der entsprechende Abstand am Hinterende des Ventilatorflügels (diese Anordnung wird nachfolgend als ungleichmäßige Anordnung bezeichnet); zusätzlich sind die Vorderenden der Hilfsflügel AB 1, AB 2 näher an der Drehachse des Ventilators angeordnet, als die Hinterenden dieser Hilfsflügel; zwischen ihren beiden Enden beschreiben die Hilfsflügel glatte gekrümmte Flächen. Weiterhin stehen die Hilfsflügel über die Hinterkante des Ventilatorflügeis B2 in dessen rückwärtigen Bereich hinaus; im einzelnen ragen die Hilfs-

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flügel um das 0,2-fache (0,14 mm) der Sehnenlänge I (= 70 mm) des Ventilatorflügels B2 schräg radial nach außen gerichtet über die Hinterkante des Ventilatorflügels hinaus.

In Richtung der Luftströme betrachtet ist das Vorderende (die Stellung mit minimalem Innendurchmesser) der Abschirmung S2 an der Wand des Gebäudes der Anlage angebracht, während das rückwärtige Ende der Abschirmung S2 über einen Halterahmen F durch die Wand des Gebäudes hindurchragt, so daß die Abschirmung S2 an der Wand der wärmeerzeugenden Vorrichtung D in einer gegebenen Stellung befestigt werden kann. Bei dieser Anordnung sind die Ventilatorflügel B2 mit einem Abstand von 3/4 der axialen Breite W des Ventilatorflügels in die Abschirmung S2 eingesetzt; dies entspricht dem Abstand von der Stellung mit minimalem Innendurchmesser der Abschirmung S2 bis zu der in axialer Richtung gelegenen Hinterkante des Ventilatorflügels B2 (L = 3/4 W). Wie bei der obigen Ausführungsform können Streifen MB in einer Öffnung in der Gebäudewand drehbar angebracht sein, so daß diese Streifen MB bei laufendem Ventilator in die mit der Fig. 6 dargestellten Stellung gebracht werden; andererseits können diese Streifen die Öffnung verschließen,wenn der Ventilator nicht in Betrieb ist.

Wird bei diesem Axialventilator nach der zweiten Ausführungsform die drehbare Welle RS in Pfeilrichtung gedreht, dann zieht der Ventilator Kühlluft von außen durch die Leitbleche W in Form der Luftströme US an und bläst anschlies-

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send die Luft in Form der Luftströme DS auf die Vorrichtung D um diese zu kühlen.

Bei dieser zweiten Ausführungsform sind die Ventilatorflügel B2 um den Abstand L = 3/4 W in die Abschirmung S2 eingesetzt, was dazu führt, daß selbst dann, wenn der von dem zu kühlenden Körper D ausgehende aerodynamische Strömungswiderstand groß ist und damit auf den Ventilator ein Gegendruck einwirkt, daß dann die zirkulierenden Luftströme (umgekehrte Luftströmung) von der Auslaßseite zu der Einlaßseite des Ventilators sowohl durch die Abschirmung S2 unterbrochen werden, wie durch die von den Hilfsflügeln erzeugten zentrifugalen Luftströmen, so daß im Ergebnis die gesamte vom Ventilator abgegebene Luftmenge auf die Vorrichtung D gerichtet werden kann, um diese wirksam zu kühlen.

Weiterhin Werden bei dieser zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Axialventilators von den über die Hinterkante des Ventilatorflügels hinausstehenden Hilfsflügeln zentrifugale Luftströme mit hoher Umfangsgeschwindigkeit erzeugt, mit dem Ergebnis, daß kräftige zentrifugale Luftströme in einem weiten radialen Bereich erzeugt werden; darüberhinaus ist die Form der Abschirmung S2 an die Strömungslinien der Luftströme angepaßt. Aus diesen Gründen kann der Axialventilator nach dieser Ausführungsform dem gesamten Bereich einer großvolumigen Vorrichtung D Luft zuführen.

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Da weiterhin die Gestalt oder Form der Abschirmung S2 an die Strömungslinien der aus dem Ventilator austretenden zentrifugalen Luftströme angepaßt ist, tritt dort keine Turbulenz auf, 80 daß die Luft glatt und gleichmäßig um die Vorrichtung D herumströmen kann. Darüberhinaus kann mit dem Ventilator nach dieser Ausfuhrungsform der Geräuschpegel verringert werden; bekanntlich ist der Geräuschpegel ein Gesichtspunkt, dem in der jüngeren Zeit immer größere Aufmerksamkeit beigemessen wird.

Nachfolgend wird mit Bezugnahme auf Fig. 7 eine dritte Form eines erfindungsgemäßen Axialventilators erläutert, der in Verbindung mit einem Kühlsystem (Radiatorventilator) in einem Automobil eingesetzt werden soll.

Bevor diese dritte Ausführungsform näher erläutert wird, soll kurz das Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs beschrieben werden.

Mit Fig. 7 ist in schematischer Darstellung das Kühlsystem eines Automobils dargestellt.

Zu diesem Kühlsystem 2 unter der Motorhaube 1 eines Kraftfahrzeugs gehören ein Motorblock 3 und dessen Zubehörteile an der Auslaßseite 21 eines Ventilators 4, ein Kühler bzw. Radiator 6, ein Wasserkühler 7, ein Grill 8 und die Abschirmung 53, welche für den Radiator 6 vorgesehen ist und den Ventilator 4 an dessen Einlaßseite 20 umgibt. In diesem Kühlsystem 2 befindet sich ein Gegenstand wie der Motorblock 3 an der Auslaßseite 21 des.Ventilators 4, von dem ein Druckwider-

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stand bzw. ein Gegendruck ausgeht; andererseits umgibt die Abschirmung 5 andere große Druckwiderstände, wie etwa den Radiator 6 und den Wasserkühler 7 an der Einlaßseite 20 des Ventilators.

Aus diesen Gründen tritt bei Rotation des Ventilators 4 eine große Druckdifferenz zwischen der Auslaßseite 21 und der Einlaßseite 20 des Ventilators auf; weiterhin wird die durch den Radiator 6 hinduKhstEeißhende Luft 9 von dem Ventilator 4 nach außen abgelenkt, wo ein geringer Druckwiderstand vorherrscht, wenn die Luftströme 10 aus dem Ventilator austreten. Weiterhin tritt wegen der genannten Druckdifferenz eine umgekehrte Strömung 11 durch den Zwischenraum zwischen dem Ventilator 4 und der Abschirmung 53 auf, so daß lediglich ein Teil der abgegebenen Luft durch den Radiator 6 hindurchströmt; dadurch wird im Ergebnis die Kühlwirkung und die Luftblaswirkung herabgesetzt oder pro Zeiteinheit wird die Leistung des Kühlsystems in großem Umfang vermindert.

Um die genannte umgekehrte oder Rückströmung 11 zu verhindern, könnte man den Abstand zwischen Abschirmung und Ventilator verkleinern. Ein solcher Versuch ist jedoch nicht zweckmäßig, da relative Schwingungen und Vibrationen des Ventilators gegenüber der Abschirmung auftreten. Wird andererseits dieser Abstand erweitert, dann wird dadurch der aerodynamische Strömungswiderstand für die angestaute Luft vermindert, womit bei dem mit hoher Geschwindigkeit fahrenden Kraftfahrzeug die angestaute Luft voll ausgenutzt werden kann; weiterhin erleichtert

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ein relativ großer Abstand zwischen Ventilator und Abschirmung die Herstellung. Aus diesen Gründen ist vorgesehen, daß dieser Abstand auf einer Seite mehr als 20 mm beträgt.

Daher scheint es zur Erhöhung der Kühlwirkung und zur Verbesserung der Luftblaswirkung der beste Weg zu sein, die umgekehrte Luftströmung durch den Ventilator selbst zu verhindern, weil dadurch die erforderliche Freiheit im Hinblick auf die angestaute Luft und die Herstellung erhalten bleibt.

Die Anordnung der Abschirmung 53 führt zu einem geringeren Druck in einer Einlaß-Seitenkammer 20 des Ventilators; dadurch wird die Druckdifferenz zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Wasserkühlers 7 und des Radiators 6 erhöht, was wiederum die glatte und gleichmäßige Luftströmung 9 begünstigt, Zur Verbesserung der Kühlwirkung and der Luftblaswirkung des Ventilators ist dies von wesentlicher Bedeutung. Sofern ein solcher Ventilator in Verbindung mit einer Abschirmung benutzt werden soll, ist es daher wünschenswert, einen Ventilator zu haben, der selbst solche Luftströme erzeugt, damit die angestrebte Wirksamkeit verbessert wird. Im Hinblick darauf ist ein Axialventilator mit Hilfsflügeln, welche zentrifugale Luftströme erzeugen, am besten geeignet, da die aus einem solchen Ventilator austretende Luft 10 im Falle eines Kühlsystems 2 mit großer Druckdifferenz nach außen strömt und da weiterhin die über die Ventilatorflügel-Flächen strömenden Luftströme von dieser Druckdifferenz beeinflußt werden, so daß der Ventilator dreidimensionale Luftströme erzeugt, die aus axialen Luftströmen und zentrifugalen Luftströmen bestehen.

ι und zentriiugal
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Die Verbesserungen im Hinblick auf die abgegebene Luftmenge und die Wirksamkeit können dadurch erzielt werden, daß ein solcher Ventilator ausgewählt wird, der Luftströme entlang der vorgesehenen Strömungslinien erzeugt; weiterhin können diese Verbesserungen dadurch erreicht werden, daß eine optimale Stellung einer Abschirmung gefunden wird, welche den Ventilator umgibt. Darüberhinaus kann eine Vorrichtung zum Ausblasen von Kühlluft bereitgestellt werden, welche geringeren Geräuschpegel aufweist.

Nachfolgend soll diese dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axialventilators mit Bezugnahme auf die Pig. 8 und 9 im einzelnen erläutert werden. Wie dargestellt, sind zwei Hilfsflügel AB 1, AB 2 an jeder Saugseite I der Ventilatorflügel B3 angebracht, die ihrerseits an einer rotierenden, von einem Motor angetriebenen Welle RS befestigt sind. Hierbei weisen die Hilfsflügel AB 1, AB 2 einen ausreichenden Abs tand voneinander auf, so daß die Luftströme 13 längs der Fläche I des Ventilatorflügels strömen können; weiterhin sind die Vorderenden 16A der Hilfsflügel AB 1, AB 2 näher an der Drehachse des Ventilators angeordnet, als die Hinterenden 16B der Hilfsflügel AB 1, AB 2. Weiterhin sind die Hilfsflügel AB 1, AB 2 einer geeigneten Krümmung folgend auf dem Ventilatorflügel B 3 nach außen gekrümmt. Die Höhe (bzw. Breite) der Hilfsflügel AB 1, AB 2 nimmt von deren Vorderende 16A zu deren Hinterende 16B fortschreitend zu, so daß die Höhe der Hilfsflügel am Hinterende 15B des Ventilatorflügels ihren größten Wert erreicht. Bei der betrachteten Ausführungsform beträgt diese

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max. Höhe 13 nun. Weiterhin sind die Hilfsflügel fortschreitend von ihrem Vorderende 16A bis zu ihrem Hinterende 16B gegenüber dem Ventilatorflügel in radialer Richtung nach außen geneigt, so daß die Neigung der Hilfsflügel am Hinterende 15B des Ventilatorflügels ihreimax. Wert erreicht. Gegenüber einer vertikalen Platte des Ventilatorflügels beträgt dieser max. Neigungswinkel 20°. Weiterhin ist der Abstand zwischen den beiden Hilfsflügeln AB 1, AB 2 an der Vorderkante 15A des Ventilatorflügeis größer als der entsprechende Abstand an der Hinterkante 15B des Ventilatorflügels (dies entspricht einer ungleichmäßigen Anordnung der Hilfsflügel); weiterhin befindet sich einer der beiden Hilfsflügel AB 1, AB 2, nämlich der Hilfsflügel AB 1 in der in radialer Richtung äußersten Zone des Ventilatorflügels. Mittels geeigneter (nicht dargestellter) Befestigungsmittel ist eine den Ventilator 4 abdeckende Abschirmung 53 so befestigt, daß Abschnitte um die gegenüberliegenden Seiten des Radiators 6 herumgebördelt sind. Eine Wand 53A der Abschirmung 53 an der Seite des Ventilators entspricht einem Hohlzylinder mit einem linearen Umfangsabschnitt.

Der kleinste Abstand C zwischen den Spitzen des Ventilators und der Abschirmung beträgt 20 mm. In diesem Falle bedeutet W die axiale Breite des Ventilators an seinem in radialer Richtung äußersten Abschnitt; mit L ist der Abstand zwischen dem Vorderende des Ventilatorflügels und der Endfläche 53A der Abschirmung an der Seite des Ventilators bezeichnet. Damit

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bezeichnet das Verhältnis e = L/W das Ausmaß der Abdeckung des Ventilators durch die Abschirmung. Bei dieser Ausführungsforra hat e den Wert 1/2.

Da in diesem Falle die Abstände zwischen den Innenwänden der Abschirmung im Querschnitt konstant sind, wie bei der dem Ventilator benachbarten Endwand 53A der Abschirmung 53, entspricht der kleinste Innendurchmesser dem Durchmesser der Abschirmung an deren Hinterende (betrachtet in Richtung der Luftströme).

Sofern der Ventilator dieser Ausfuhrungsform in Richtung de3 Pfeiles R rotiert, werden an der Saugseite I die längs der Ventilatorflügel-Fläche strömenden Luftströme 13 erzeugt, sowie die im Bereich vom Vorderende 15A bis zum Hinterende 15B des Ventilatorflügels längs der Oberfläche der Hilfsflügel strömenden Luftströme 13'. Da die Hilfsflügel AB 1, AB 2 gegenüber der Drehrichtung mäßig in Bogenform gekrümmt sind, und weiterhin radial nach außen geneigt sind, werden von diesen Hilfsflügein zentrifugale Luftströme 17 erzeugt, die kräftiger sind als die von der ersten oder zweiten Ausführungsform erzeugten Luftströme; im Ergebnis werden dadurch kräftige Luftströme 10b von dem Hinterende 15B der Ventilatorflügel schräg nach außen abgegeben.

Andererseits werden auch solche axialen Luftströme erzeugt, wie sie ein bekannter Axialventilator erzeugt, und leicht

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schräg gerichtete Luftströme, so daß die Luft 10 einschl. der zentrifugalen Luftströme 17 kräftig sowohl in axialer sowie in zentrifugaler Richtung abgegeben wird, wodurch die Menge der durch den Radiator 9 hindurchstreichenden Luft erhöht wird, was mit einem entsprechenden Anstieg der Kühlleistung verbunden ist.

In diesem Falle werden besonders kräftige zentrifugale Luftströme 17 am Hinterende 15B der Ventilatorflügel erzeugt. Die von dem Hinterende der Ventilatorflügel erzeugten zentrifugalen Luftströme sollen nicht behindert werden.

Werden bei einem bekannten Axialventilator ohne Hilfsflügel an der Fläche der Ventilatorflügel Luftströme lediglich in axialer Richtung eingeführt, dann resultiert daraus ein Anstieg der Ventilatorleistung. Sofern das Ausmaß der Abdeckung e der Abschirmung relativ bzw. gegenüber dem Ventilator nicht kleiner als 1 ist (e ^ 1) und der Ventilator von der Abschirmung abgedeckt wird, dann können kräftige axiale Luftströme 10a erhalten werden.

Im Gegensatz dazu können mit dem erfindungsgemäßen Ventilator Luftströme 10 erzeugt werden, welche axiale Luftströme und zentrifugale Luftströme einschließen; weiterhin können die zentrifugalen Luftströme besonders kräftig vom Hinterende der Ventilatorflügel abgegeben werden, da das Ausmaß der Abdeckung e der Abschirmung auf einen Wert von 1/2 (L«i/2 W) festgesetzt ist.

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Die Vorderkanten 15A der Ventilatorflügel B3 sind von der Abschirmung 53 abgedeckt; das erleichtert die zweckmäßige Ausbildung und Ausrichtung der axialen Luftströme; da andererseits die Hinterkanten der Ventilatorflügel B3 über die Abschirmung 53 hinausragen, damit die zentrifugalen
Luftströme nicht von der Abschirmung behindert werden,
können die zentrifugalen Luftströme besonders gut ausgenutzt werden. Im Ergebnis werden dadurch Luftströme 10
einschl. zentrifugaler Luftströme erhalten, wodurch die
Luftblaswirkung des Ventilators erhöht wird, mit einem entsprechenden Anstieg der abgegebenen, durch den Radiator 6 hindurchströmenden Luftmenge 9.

Wegen der Druckdifferenz zwischen einer Einlaßkammer 20
(die vom Radiator 6, der Abschirmung 53 und dem Ventilator 4 gebildet ist) und einer Auslaßkammer 21 (die vom Ventilator 4 und dem Motor 3 gebildet ist), besteht die Gefahr einer umgekehrten Strömung (zirkulierenden Strömung), die im Bereich von der Auslaßkammer 21 zur Einlaßkammer 20 des Ventilators auftreten kann. Diese genannte umgekehrte bzw. Rückströmung wird jedoch durch die Abschirmung 53 unterbunden, während eine Rückströmung 11, die gegebenenfalls durch den Zwischenraum C zwischen dem Ventilator 4 und der Abschirmung 53 hindurch auftreten könnte, von den zentrifugalen Luftströmen 10b unterbunden wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, die zentrifugalen Luftströme verschließen den Zwischenraum wie

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ein Luftvorhang, so daß die umgekehrte Strömung 11 vollständig verhindert werden kann, was gewährleistet, daß die max. Menge der abgegebenen Luft 10 durch den Radiator hindurchgefördert wird, um dessen Kühlleistung zu verbessern. Die Verhinderung der Rückströmung wird dadurch durchgeführt, daß Luftströme ausgenutzt werden, die aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Einlaßseite 20 und der Auslaßseite 21 des Ventilators auftreten. Aus diesem Grunde stellen der Ventilator 4 und die Abschirmung 53 einen Druckwiderstand für die angestaute, von der Vorderseite des Radiators in das Automobil einströmende Luft 12 nicht dar.

Weiterhin ist das Ausmaß der Abdeckung e der Abschirmung gegenüber dem Ventilator auf einen Wert von ungefähr 1/2 (e = 1/2) festgesetzt, so daß die zentrifugalen Luftströme innerhalb der Abschirmung nicht aufprallen und dadurch Vibrationen und Resonanzschwingungen nicht hervorrufen können; im Ergebnis kann dadurch der Geräuschpegel verringert werden.

Wie bereits ausgeführt, ist bei dieser dritten Ausführungsfonn der Erfindung das Ausmaß der Abdeckung der Abschirmung gegenüber dem Ventilator auf einen Wert von ungefähr 1/2 festgesetzt; dadurch kann ein Maximalwert für die aus einem Ventilator in einem Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs abgegebene Luftmenge, die zur Kühlung des Radiators und dergleichen benötigt wird, erzielt werden; darüberhinaus kann dadurch der

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geringste Wert für den Geräuschpegel erreicht werden. Da weiterhin bei dieser dritten Ausführungsform die gesamte Menge der durch den Radiator 6 hindurch angesaugten Luft von dem Ventilator 4 abgegeben wird, werden innerhalb des Motorraums 2 ausreichende Luftströme erhalten, so daß ein Temperaturanstieg wegen der von den Abgaseinrichtungen abgegebenen Wärme verhindert werden kann; weiterhin werden dadurch Schwierigkeiten gelöst, die ansonsten am Vergaser und an der Abgaseinrichtung auftreten können.

Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axialventilators erläutert; genauso wie die dritte Ausführungsform ist diese vierte Ausführungsform auf ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug gerichtet. Nachfolgend werden mit Bezugnahme auf Fig. 10 die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen erläutert.

Der Ventilator nach der vierten Ausführungsform weist jeweils drei Hilfsflügel auf, die in gleichen Abständen an der Saugseite eines Ventilatorflügels angebracht sind. Ein Ende der Abschirmung 54 ist am Radiator befestigt, der sich an der Einlaßseite des Ventilators befindet; das andere Ende der Abschirmung deckt den Ventilator ab. Der Innendurchmesser der Abschirmung ist zunehmend vermindert, bis zu einer Stellung mit min. Innendurchmesser; anschließend steigt der Innendurchmesser stromabwärts von der Position mit minimalem Innendurchmesser zunehmend an, so daß eine hornartige Form erhalten wird.

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Genauso wie die dritte Ausführungsfonn erzeugt auch der Ventilator nach der vierten Ausführungsform vermischte Luftströme 10, die axiale Luftströme und zentrifugale Luftströme enthalten, und gibt diese von der Auslaßseite ab. Die abgegebenen Luftströme 10 saugen die Kühlluftströme 9 an, welche durch einen Radiator an der Einlaßseite des Ventilators strömen. Die Menge der Kühlluft ist erhöht, da die vermischten Luftströme zentrifugale Luftströme enthalten, welche zusätzlich zu den axialen Luftströmen auftreten.

Auch in diesem Falle sind die zentrifugalen Luftströme besonders kräftig an der Hinterkante der Ventilatorflügel. Da die Abschirmung stromabwärts divergierend nach außen verläuft, ist der Luftausblasbereich erweitert, so daß die starken zentrifugalen Luftströme nicht behindert sind; dadurch werden angestrebte zentrifugale Luftströme erhalten und Druckverluste vermindert, die dann auftreten können, wenn die Strömungsenergie der zentrifugalen Luftströme wegen verschiedener Streuwirkungen in Druckenergie umgewandelt wird; im Ergebnis wird dadurch die Luftblaswirkung verbessert.

Die eingesetzte Breite des Ventilators relativ zu der Abschirmung ist definiert als der Abstand L zwischen einem Punkt B, wo die max. Luftgeschwindigkeit erhalten werden kann, d.h., an der Position des minimalen Innendurchmessers der Abschirmung und den Vorderkanten der Ventilatorflügel.

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Der Grund für die besondere Formgebung der Abschirmung 54 besteht darin, daß der Druck sanft verändert wird, um einen Verlust möglichst klein zu halten.

Bei dieser Ausführungsform hat die eingesetzte Länge L einen Wert von 2/5 W. Der Vorderkantenabschnitt des Ventilatorflügels führt die einströmende Luft in axialer Richtung und bewirkt axiale Luftströine, während der Hinterkantenabschnitt des Ventilatorflügels zur Erzeugung von zentrifugalen Luftströmen 10b und zu einer Rückbildung des Druckes beitragen.

Die Vorteile dieser Ausführungsform bestehen darin, daß die Luftblaswirkung und die Kühlleistung verbessert sind, während der Verlust von aus dem Ventilator abgegebener Luft 10 auf einen Minimalwert herabgesetzt ist; weiterhin ist die Menge der durch den Radiator hindurchströmenden Luft 9 erhöht, wobei Verluste, Aufprall-Lärm und Luftresonanzen verringert sind, was insgesamt zu einer Abnahme des Geräuschpegels führt; weiterhin ist eine Rückströmung 11 verhindert, während gleichzeitig glatte gleichmäßige zentrifugale Luftströme auftreten, so daß ein Anstieg der durch den Radiator hindurchtretenden Kühlluftmenge gewährleistet ist.

Abgesehen von den oben genannten Vorteilen weist die vierte Ausführungsform zusätzlich die Wirkungsweisen und Punktionen der dritten Ausführungsform auf.

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Nachfolgend wird eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axialventilators beschrieben. Diese fünfte Ausführungsform betrifft einen Kühlventilator in Verbindung mit einem Gabelstapler, der mit Hubeinrichtungen für Lasten im Vorderabschnitt des Kraftfahrzeugs ausgerüstet ist. Nachfolgend werden mit Bezugnahme auf Fig. 11 die Unterschiede zwischen dieser fünften Ausführungsform und den vorausgegangenen Ausführungsformen erläutert.

Ein Gabelstapler erzeugt eine große Menge Wärme, so daß sein Kühlsystem entsprechend ausgelegt werden muß, im Vergleich zum Kühlsystem für Kraftfahrzeuge entsprechend den dritten und vierten Ausführungsformen; im Ergebnis ist somit für das Kühlsystem eines Gabelstaplers ein großer Radiator 9 erforderlich. Da die Dicke des Radiators 9 groß ist, ergibt sich auch ein großer Strömungewiderstand für die durch den Gabelstapler hindurchtretende Luft. Weiterhin muß die Ausgabeöffnung 18 für die Luft als zusätzliche Gewichtskomponente des Gabelstaplers berücksichtigt werden, so daß die Größe dieser Luftöffnung klein gehalten wird; damit tritt an der Auslaßseite des Ventilators ein extrem großer Druckverlust auf.

Bei dem bekannten Axialventilator ohne Hilfsflügel tritt wegen der Rotation der Ventilatorflügel ein Druckanstieg an der Auslaßseite 21 des Ventilators auf. Im Hinblick auf die oben genannte Auslaßöffnung tritt jedoch ein großer Druckverlust in Richtung der Luftströme von der Auslaßkammer 21 auf, so daß mit einer Rückströmung von der Auslaßkammer 21

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durch den Zwischenraum zwischen Ventilator und Abschirmung hindurch zu der Einlaßseite 20 des Ventilators zu rechnen ist, wodurch eine verschlechterte Kühlwirkung für den Radiator 9 erhalten wird.

Wie mit Fig. 11 dargestellt, befindet sich der erfindungsgemäße Axialventilator nach der fünften Ausführungsform an einem Gabelstapler, der Hubeinrichtungen im Vorderabschnitt des Kraftfahrzeugs aufweist. Bei diesem Gabelstapler befindet sich ein Motor unter dem Sitz des Fahrzeugführers, so daß sich eine Abschirmung 55 und ein Radiator 6 an der Auslaßseite 21 des Axialventilators befinden. Ein Ende der Abschirmung ist am Radiator angebracht, während das andere Ende der Abschirmung den Ventilator abdeckt; hierbei wird eine glatte und gleichmäßige Strömung der abgegebenen Luft aus dem Ventilator durch den Radiator hindurch begünstigt. In diesem Falle wird der Ventilator als Blasventilator verwendet.

Der Ventilator nach dieser fünften Ausführungsform weist an der Fläche der Ventilatorflügel zwei Hilfsflügel auf; Ausführungsform, Wirkungsweise und die erzielten Vorteile dieser Hilfsflügel sind die gleichen wie in den vorausgegangenen Ausführungsformen.

Die Abschirmung an der Auslaßseite des Ventilators läuft divergierend auseinander; diese Abschirmung ist an einem Radiator angebracht, dessen Höhe und Breite etwa dem 1,5-

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fachen Durchmesser des Ventilators entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist für den Abstand L des Ventilators F 5 zwischen der Position mit min. Innendurchmesser der Abschirmung 55 und der Hinterkante der Ventilatorflügel (dies entspricht der eingesetzten Breite des Ventilators gegenüber der Abschirmung) ein Wert von 3/4 W vorgesehen.

Wie bei der vorausgegangenen Ausführungsform werden als Folge der Rotation des Ventilators vermischte Luftströme 10 erzeugt, die aus axialen Luftströmen und zentrifugalen Luftströmen bestehen; im einzelnen werden besonders starke zentrifugale Luftströme 10b von der Hinterkante der Ventilatorflügel abgegeben.

Da bei dieser Ausführungsform ein Axialventilator benutzt wird, der zentrifugale Luftströme erzeugt, weist die Abschirmung divergierend auseinanderlaufende Wände auf, so daß die zentrifugalen Luftströme nicht behindert werden; wegen den zusätzlichen zentrifugalen Luftströmen kann deshalb die Menge der abgegebenen Luft 10 um etwa das 1,5-fache gesteigert werden, verglichen mit der von einem bekannten Axialventilator abgegebenen Luftmenge. Weiterhin kann, wegen der divergierend verlaufenden Abschnitte der Abschirmung, die Luft glatt und gleichmäßig dem Radiator zugeführt werden; hierdurch kann die Strömungsenergie ohne Verlust in Druckenergie umgewandelt werden, so daß die Menge der in den Radiator eingeführten Luft 9 weiter gesteigert werden kann, womit eine entsprechende Zunahme der Kühlkapazität verbunden ist. Der Ventilator erzeugt sowohl

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axiale Luftströme wie zentrifugale Luftströme, so daß eine um das 1,5-fache größere Luftblaswirkung und Kühlwirkung erzielt v/ird; weiterhin wird die Kühlluft auf die gesamte Oberfläche des Radiators 9 aufgeblasen; im Ergebnis wird eine erhöhte Kühlwirkung bei geringem Geräuschpegel erhalten.

Weiterhin haben Versuche ergeben, daß die bei dem bekannten Ventilator auftretende Rückströmung 11 bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform durch die zentrifugalen Luftströme 10b und die Abschirmung 55 unterbunden wird, so daß die gesamte vom Ventilator geförderte Luft 10 zur Kühlung des Radiators zur Verfügung steht.

Die Abschirmung 55 ist an einem Ende divergierend ausgebildet, so daß ein Hindernis für die zentrifugalen Luftströme, das Aufprallgeräusche und Virbelbildung der Luft verursachen könnte, nicht vorliegt; im Ergebnis wird dadurch der Geräuschpegel abgesenkt.

Bei dieser Ausführungsform ist die Anordnung der Pos. mit min. Innendurchmesser der Abschirmung von Bedeutung für die max. Geschwindigkeitsenergie der Gasströme; mit einem Wert von L=3/4 W werden besonders gute Ergebnisse erzielt. Darüberhinaus ist die Abschirmung in der Weise divergierend ausgebildet, daß die Vorderkante der Ventilatorflügel zur Verringerung des Druckverlustes für die in axialer Richtung eingeführte Luft beitragen kann, während die Hinterkante der Ventilatorflügel die glatte

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und gleichmäßige Strömung der zentrifugalen Luftströme begünstigt.

Bei der mit Fig. 11 dargestellten fünften Ausführungsform wird die Luft durch eine ringförmige Öffnung, welche zwischen dem Motor 3 und dem Ventilator F4 ausgebildet ist, dem rotierenden Ventilator augeführt; anschließend werden axiale Luftströme und von den Hilfsflügeln zusätzlich zentrifugale Luftströme erzeugt; diese vermischten Luftströme werden anschließend einem Radiator zugeführt, dessen Querschnittsfläche ungefähr 2,5 mal so groß ist, wie die projezierte Fläche des rotierenden Ventilators; hierdurch kann eine wirksame Kühlung des Motors und des Kühlwassers erreicht werden.

Darüberhinaus weist der Ventilator nach dieser fünften Ausführungsform zusätzlich die anderen Funktionen und Vorteile auf, die bereits in Verbindung mit den vorausgegangenen Ausführungsformen dargelegt worden sind.

Nachfolgend sollen Versuchsergebnisse erläutert werden, die mittels dem erfindungsgemäßen Axialventilator ermittelt worden sind. Bei diesen Versuchen wurde ein Ventilator und eine Abschirmung mit den nachfolgenden Merkmalen eingesetzt:

Bei diesen Untersuchung en wurde das Ausmaß der Abdeckung (eingesetzte Länge) der Abschirmung relativ zu dem Ventilator verändert, um die dabei resultierenden Eigenschaften des Ventilators zu ermitteln; als Bezugswert wurde das Ausmaß der Ab-

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deckung der dritten Ausführungsform herangezogen. Die Ergebnisse dieser Versuche werden nachfolgend mit Bezugnahme auf die Tabelle 2 und die Fig. 12 dargelegt.

Tabelle 2 Ventilator;

A) 6 Ventilatorflügel mit einem Außendurchmesser von 360 mm;

B) 6 Ventilatorflügel mit einem Außendurchmesser von 380 mm;

jeweils zwei Hilfsflügel an der Saugseite jedes Ventilatorflügels;
Höhe 10 mm;
anliegender Winkel gegenüber der Drehrichtung für den äußeren Hilfsflügel 12° für den inneren Hilfsflügel 23°

Abschirmung:

Innendurchmesser 420 mm (Zylinder auf der Seite des Ventilators )

Zwischenraum zwischen Abschirmung und Ventilator A (0 360 mm) 30 mm Ventilator B (0 380 mm) 20 mm

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Die Versuchsergebnisse belegen, daß die Menge der abgegebenen Luft dann einen Maximalwert erreicht, wenn das Ausmaß der Abdeckung zwischen 2/4 und 3/4 liegt. Demgegenüber ist für bekannte Ventilatoren vorgesehen worden, zur Erzielung des angestrebten Geräuschpegels und der Ventilatorleistung das Ausmaß der Abdeckung e nach der folgenden Bedingung auszuwählen, nämlich

e < 4/4 W

Demgegenüber soll die eingesetzte Länge (Ausmaß der Abdekkung) eines Axialventilators, der entsprechend der vorliegenden Erfindung Hilfsflügel aufweist, relativ zu der Abschirmung nicht kleiner als 4/4 W (L = 4/4 W) sein, damit die angestrebten Eigenschaften des Ventilators gewährleistet sind.

Darüberhinaus ist die vorliegende Erfindung keinesfalls auf die oben erläuterten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann gegenüber diesen Ausführungsformen verschiedene Abänderungen und Modifizierungen aufweisen.

Mit anderen Worten ausgedrückt, die vorliegende Erfindung betrifft Ventilatoren, die Hilfsflügel aufweisen; hierbei kann ein oder mehrere Hilfsflügel an einer oder beiden Flächen eines Ventilatorflügels vorgesehen sein, d.h., an dessen Saugseite oder Druckseite; das Vorderende des Hilfsflügels befindet sich näher am Rotationszentrum des Ventilators als das Hinterende des Hilfsflügels. In dieser Hinsicht können andere

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Formen und Abmessungen vorgesehen sein als sie mit obigen Ausführungsformen erläutert worden sind; weiterhin können Änderungen und Modifizierungen vorgesehen werden, welche die gleichen Wirkungen und Vorteile erbringen.

Auch die Form der Abschirmung ist nicht notwendigerweise auf jene Formen beschränkt, die mit obigen Ausführungsformen erläutert worden sind. Beispielsweise können für die Form die nachfolgenden Modifizierungen vorgesehen sein:

Es kann die mit Fig. 13 dargestellte Form der Abschirmung vorgesehen werden, bei der sich ein ringförmiges Bauteil an einem Ende eines Hohlzylinders befindet, wobei der Innendurchmesser des ringförmigen Bauteils größer ist, als der Durchmesser des Ventilators;

weiterhin ist die mit Fig. 14 dargestellte Form einer Abschirmung möglich, bei der eine zylindrische Abschirmung mit gegebenem Durchmesser relativ zum Durchmesser des Ventilators (kein beschränkter Abschnitt) vorgesehen ist; schließlich können auch die mit den Fig. 15 und dargestellten Formen der Abschirmung vorgesehen werden, bei welchen eine Abschirmung aus einer Hälfte eines Hohlzylinders besteht.

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Auch diese abgeänderten Abschirmungen können Wirkungen und Vorteile aufv/eisen, die denen der oben genannten Ausführungsformen ähnlich sind.

Auch die Anordnung von Abschirmung und Ventilator kann gegenüber der mit den Ausführungsformen dargelegten Anordnung verändert werden, soweit weiterhin die geänderte Anordnung die Bedingung erfüllt, daß LiW (L entspricht der Länge eines Ventilatorflügels relativ zu einer Abschirmung).

Mit wenigen Worten ausgedrückt, die eingesetzte Länge eines Ventilators gegenüber der Abschirmung soll bei den erfindungsgemäßen Axialventilatoren die nachfolgende Bedingung erfüllen, nämlich

0 ^ L ^ W;

dadurch kann eine zirkulierende oder umgekehrte Strömung durch einen Zwischenraum zwischen der Abschirmung und dem Ventilator hindurch von der Abschirmung und den von den Hilfsflügeln erzeugten zentrifugalen Luftströmen verhindert werden; dadurch kann der Ventilator eine größere Luftmenge einem gegebenen Objekt zuführen, als dies mit dem bekannten Ventilator möglich ist; weiterhin enthalten die vom Ventilator abgegebenen kräftigen Luftströme sowohl axiale Luftströme wie zentrifugale Luftströme.

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L e'e r s e i t e

Claims

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Axialventilator mit Hilfsflügeln

Patentansprüche:

1J Axialventilator mit Hilfsflügeln, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Merkmale: eine drehbar gelagerte und von einer Antriebsquelle angetriebene Nabe;

eine Anzahl von der Nabe in radialer Richtung abstehende Ventilatorflügel, die vorgegebene Breite und Höhe aufweisen und unter einem vorgegebenen Winkel zur Rotationsrichtung angeordnet sind;

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. . H.P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. . G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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wenigstens ein Hilfsflügel auf wenigstens einer Saugseite oder Druckseite der Ventilatorflügel, der sich mit bestimmter Länge in Breitenrichtung des Ventilatorflügels erstreckt, und dessen Vorderkante näher an der Drehachse des Ventilators angeordnet ist, als die Hinterkante des Hilfsflügels; einer Abschirmung aus einem hohlen dünnen Bauteil, mit einer großen Öffnung und einer kleinen verengten Öffnung am gegenüberliegenden Ende;

wobei der Ventilatorflügel in diese Abschirmung eingesetzt ist in Richtung von der kleinen verengten Öffnung zu der grossen Öffnung der Abschirmung;
wobei die folgende Bedingung gilt

0 ^ L ^W
mit L = die eingesetzte Breite des Ventilatorflügels in axialer Richtung vom Punkt der geringsten Öffnungsweite der kleinen verengten Öffnung bis zum Ende des eingesetzten Abschnittes des Ventilatorflügels in axialer Richtung,

und W = die gesamte Breite des Ventilatorflügels in axialer Richtung.
2. Axialventilator nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

für die eingesetzte Breite L und die gesamte Breite W des Ventilatorflügels jeweils in axialer Richtung die nachfolgende Bedingung gilt

1/4 W 4 L έ 4/4 W

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3. Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die eingesetzte Breite L und die gesamte Breite W des Ventilatorflügels, jeweils in axialer Richtung, die nachfolgende Bedingung gilt,

WiIi 3/4 W
4. Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die eingesetzte Breite L und die gesamte Breite W des Ventilatorflügels, jeweils in axialer Richtung, die nachfolgende Bedingung gilt,

L = 2/4 W
5. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Hilfsflügel an jedem Yentilatorflügel vorgesehen sind.
6. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsflügel in der in radialer Richtung äußersten Zone am Ventilatorflügel angebracht sind.
7. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsflügel unter einem vorgegebenen Winkel in radialer Richtung nach außen gegenüber der Ventilatorflügel-Fläche geneigt sind, 609825/10$*

so daß von den geneigten Hilfsflügeln gleichmäßig eine radiale Strömling erzeugt wird.
8. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsflügel über einen Endabschnitt der Hinterkante des Ventilatorflügeis hinausragen, so daß durch diesen abstehenden Abschnitt der Hilfsflügel die radiale Strömung gesteigert wird.
9. Axialventilator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hilfsflügel parallel zueinander angeordnet sind.
10. Axialventilator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Hilfsflügeln an deren Vorderkanten in radialer Richtung des Ventilatorflügels grosser ist, als der entsprechende Abschnitt an deren Hinterkanten, so daß durch diese Hilfsflügel die radiale Strömung gesteigert wird.
11. Axialventilator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Hilfsflügel eine der nachfolgenden Anordnungen vorgesehen ist, nämlich

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die Hilfsflügel sind lediglich auf der Saugseite des Ventilatorflügels angeordnet; die Hilfsflügel sind lediglich auf der Druckseite des Ventilatorflügels angeordnet; oder die Hilfsflügel sind sowohl auf der Saugseite wie auf der Druckseite des Ventilatorflügels angeordnet.

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