DE2757092A1 - Geblaese - Google Patents
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
-
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/16—Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
:l Γι j I ein J Jl. J3t'sii:Ler I1://
(^oi'ii o.,) ,tu/^ - 11 ;;!.,
G e υ I
LiId trflndung Jözlent sicn auf Ventilatoren und speziell,
jedocn nicnt ausschI IeoIl cn auf MIscnströmunQsventIlatoren
(mIxäd flow fans ) .
ein MlscnströmungsventI Iator vor der Lehre nacn unserem
urltlscnön Patent 1 528 062 umfaßte ein PropeI Ior-Laufrad,
welches Luft von einem einlauf nimmt, diese sowohl mit
Axial- und Rad I a I Komponenten als auch mit einer Wlrbel-(oder
perlpheren) Komponente versieht, und In ein Gehäuse führt, welches die Luf1 zu einem Ausyang führt, tin Tell
der Kinetiscnen energie der Luft, die das Loufrand vei—
lassen nat, wird In urucK Im Genause umgewandelt.
jie Lenre des Patents 1 328 082 Ist ein Miscnströmungsventllator,
der ein Laufrand aufweist, das eine Reihe von Schaufeln umfasst, die an einem im allgemeinen Kegelstumpfförmigen
Mittelteil Gefestigt Ist. Dieses Laufrand gibt direkt an die umgeoende Atmosphäre oder einen gefüllten
Kaum die Luft as.
üer Ausdruck Ml schstroriiungsvent I I ator, wie er nachfolgend
oenutzt wird, Ist derart zu verstehen, daß er sowohl den
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Alrscrew
(Πόΐ6)
(Πόΐ6)
-A-
Ventllator mit direkt abgeDendem Laufrad nach unserem
Patent 1 328 082 als auch den konventionellen Ventilator
mit Le ItradumnüI Iung (diffuser casing) umfasst.
In einer Hinsicht umfasst die vorliegende Erfindung einen
Ml schströmungsventI Iator mit tiη I aufführungsschaufeI η ,
um der Luft, die den Ventilator durchstreient, einen
Wirbel In entgegengesetzter Richtung zur bewegung des Ventilators aufzuzwingen. Im Idealfall sind die Schaufeln
so Konstruiert, daß Wlroel In der Luft, die das Laufrad
verlassen, eliminiert sind; die Erfindung jedoch fasst aucn Ventilatoren ein, bei denen die Ausgangswirbel
reduziert sind, jedoch nicht vollständig verschwunden sind. Die Wirkung der Verringerung besteht In der Zunahme
der Ventllatoreffektivitat und ermöglicht eine
verbesserte Leistungsfähigkeit, indem es gestattet Ist,
eine Eingangsenergie bei einer gegebenen Umdrehungszahl
zu absorbieren. Auch in konventionellen Ventilatoren
hilft die Verringerung der Ausgangswirbel gegen Strömungsvertellung
und verringert Druckverluste In einem Kanalsystem
am Vent I Iatorausgang.
Führungsschaufeln können am Ausgang des Laufrades vorgesehen
werden, um die Ausgangs*I rue I sowohl für unmittelbar luftabgeoende
als auch konventionelle Ventilatoren zu verringern,
Dies benötigt jedoch mehr Raum und gestattet dem Laufrad nicht, extra Energie zu absorbieren.
Die EI η I aufführungsscnaufeI η dienen als Halterungen für
eine ZentraI Iagerung des Laufrades, die mit dem Laufrad
durch Irgendeine gewünschte Vorrichtung angetrieben werden,
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(11 bio)
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wie ζ.a. mit einem Treibriemen auf der Einlaßseite.
Alternativ kann das Laufrad auf eine Antriebswelle
unabhängig von den Führungsschaufeln befestigt werden.
Auf der anderen Seite bezieht sich die Erfindung auf einen MischströmungsventIlator, dessen Laufrad die
Luft unmittelbar In einen teilweise offenen Raum abgibt,
der einen Verbrennungsmotor enthält, so daß die Luftströmung dazu dient, die Maschine direkt zu kühlen
und/oder im Falle einer f I ilssigkel tsgeküh I ten Maschine
einen Wärmeaustauscher für die Flüssigkeit zu kühlen, üer Raum mag ein Unterführ^rstandsgehäuse oder einen
Motorhaubenraum eines PKWs oder eines LKW1S darstellen.
Das Gebläse gibt Im wesentlichen Luft In umgebende Luftoedlngungen
oder in einen gefüllten Raum ab, z.d. gegen einen bestimmten, wenn auch geringen Gegendruck, was von
den Verhältnissen der Konstruktion abhängt.
Der MlschströmungsventiIator in der zuvor gemeinten
Kombination hat vorzugsweise die wiruelverrlngerden
tIn laufschaufeln, wie sie oben beschrieben sind. Der Mlsch
strömungsventllator In dieser Kombination hat den Vorteil,
daß er die gewünschte Luftströmung bei einer geringen
Umdrehungsgeschwindigkeit als die entsprechenden Axialgebläse erzeugen kann una gleichzeitig errelcnt er
dieses mit einem verringerten Geräusch. Ein Querstromgebläse mit kanalisiertem Ausgang würde dagegen zu groß
sein, um es in einer für Kraftfahrzeuge gedachten
Umgebung zu verwenden, und die Ausgangsanordnung würde
Probleme erzeugen.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung
werden anhand der nachstehenden Zeichnung beschrieben.
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Ai rscröw ...
(H οίο)
(H οίο)
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Es ze I gen:
Flg. 1 einen Langsscnnltt eines MischströmungsventI Iators,
wobei Tel Ie des Ventilators unternalß der Mltel-MnIe
zur Vereinfachung weggelassen worden sind,
Fig. 2 eine Vorderansicht des Geoldses rjernäS Flg. 1,
eDenfalls nur teilweise dargestellt.
Flg. 3a 3d und 3 c
Teile einer EI η laufschaufeI an drei Punkten entlang
Inrar Länge entsprechend den Punkten A-A, B-3 und
C-C gemäß Flg. 1,
Fig. 4a und 4 υ
einen Ausschnitt hinsicntllch der Befestigung der E in I auf schaufeln,
Fig. 5 eine Darstellung, die zwei Rückenansichten
Flg. 6 und eine Seitenansicht der Anordnung zeigt, in
Fig. 7 der ein Ventilator in einem Maschinenraum eines
LKW's befestigt Ist,
Fig. II eine grafische Darstellung einer Kurvenschar, die
die Leistung des Ventilators gemüü Flg. 1 und 4
verdaut I!ent.
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(11 6Id)
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In den FIg. 1 Dls 4 ist ein Ventilator dargestellt, der eine
quadratlscne Montageplatte 1 mit kreisförmiger Einlaßöffnung
2 umfasst. Die ringförmige Fläche um die Öffnung 2 Ist zum
hinteren Teil hin leicht gekrümmt, wo sie In einen zylindrischen
Teil 3 endet. Eine Reihe ähnlicher In gleichem Abstand angeordneter
EI η I aufschaufe I η 4, die nachstehend näher beschrieben
werden, sind an einem Ende der Montageplatte 1 um die öffnung
2 herum befestigt und erstrecken sich radial nach Innen, um
einen Nabenaufbau 5 auf der Acnse der Öffnung 2 abzustützen.
Eine Achse 6, die auf dem Nabenaufoau 5 Defestigt Ist, hält ein mit
der Bezugsziffer 7 bezeichnetes Laufrad und umfasst eine Reihe von nach hinten gekrümmten Schaufeln 8 zwischen dem Inneren
und äußeren Umhüllungs - bzw. UmmanteIungsrI ng 9 und 10. Der
äußere Ring 10 umglDt an seinem Einlaufende den zylindrischen
Teil 3. Der Antrieb für die Achse 6 kann z.B. über einen Riemen zu einer Scheibe erfolgen, die am vorstehenden vorderen Ende
der Achse 6 befestigt ist.
Die Einlauf schaufeln 4 weisen eine allmählich zunehmende
Tiefe entsprechend der Annäherung zur Achse hin auf, wie
es den Fig. 3a, 3b und 3c zu entnehmen Ist. Der Elnlaufrandtell 12 einer jeden Schaufel 4 liegt Im wesentlichen
auf einer axialen Ebene und es folgt ein gekrümmter Teil
13, dem sich seinerseits ein gerader Teil 14 anschließt und sich gegen die hintere Flügelkante erstreckt. Das
äußere Ende einer jeden EI η I aufschaufeI 4 Ist gebogen,
um eben auf der Vorderseite der Montageplatte 1 zu liegen,
wie durch die Bezugsziffer 15 erkennbar Ist,und Ist In
seiner Lage durch eine nicht dargestellte Niete In einem
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A Irscrew
(H 61b)
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-s -
uietloch Io befestigt. Das innere Ende einer jeden
LI η I auf schaute I hat ein Paar von Ansätzen 17 und 13.
Der Vorderansat;; 17 ϊ ->
r Jarcrt gebogen, um auf einem
vorderen befest 1gunjsrinj 19 zu liegen, der ein Teil
der Nabe 5 bildet und i ät dort verschweigt. Ärmlich
ist es bei der hinteren FlügelKante der Schaufel 4, wo der Ansatz 19 an einem defestigungsring 20 gesichert
ist. Die Befestigungsrlnje liegen auf - und sind uefestigt
mit - ringförmigen Stegen 21 <j u f einem Rohr 22, in
dem Kugellager 2 3, 24 an beiden Enden angeordnet sind, um
die Achse ό zu führen.
Das hintere Ende der Acnse υ ragt über das hintere
Kugellager hervor, um eine Laufradnabe 30 zu führen, die mit der Achse verbunden ist und eine radiale Krempe
32 aufweist. Oör Innere Dodenring 9 des Laufrades 7
ist an seinem inneren Ende nach hinten gebogen - wie mit der Bezujszlffer 3i erkennbar - und mit der Krempe
32 durch bolzen 34 verbunden.
uie Einlaufschaufeln 4 sind derart ausgerichtet, daß
Vorwärtswirbel in der tinlaufluft entgegengesetzt zur
Richtung der Rotation des Laufrades erzeugt werden. Dieser Vorwärtsw|rbel ist beaos I cht I gt, um den Wirbel am Ausgang
des Laufrades 7 zu beseitigen, um die oben aufgezählten
VortelIe zu erz ie I en.
In den FIg. 5, 6 und 7 Ist ein Ventilator entsprechend Fig.
dargestellt, der dazu verwendet wird, um eine Maschine eines Lastkraftwagens zu Kühlen. Der Ventilator 70 ist
nur schematisch dargestellt. Die Maschine 71 Ist durch
nicht dargestellte Elemente auf im Abstand befindliche
einzelne Iongitudina Ie Fahrgestelltelle 72 Gefestigt. Eine
Abdeckung 73 erstreckt sich über die Spitze der Maschine
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A i rscrew
(11 616)
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In einem reichlichen Abstand und auf der Hälfte an den
Selten befindet sich ein Zwischenraum an jeder Seite. Die
Vorrichtung ermöglicht ein Entweichen der Kühlluft durch oen Rdum 74 zwiscnen dem Fahrgeste I I te!I 72 und durch die
Räume 75 oberhalb und an jeder Seite. An der Frontseite des Maschinenraums Ist ein Kühler 77 vorhanden, der von
einem Ausgleichsbehälter 73 überragt wird. Auf der
Einlaufseite des Kühlers Ist eine Reihe von Lüftungsöffnungen
79 angeordnet, die drenbar befestigt sind, um geöffnet oder
geschlossen zu werden. Dieses erfolgt durch Temperaturregler, die empfindlich In Bezug auf die Temperatur des
KühI erf IuIdums sind. Das Ventlator lauf rad 7 Ist direkt an
die Maschinenachse 80 angekoppelt und wird durch einen Riemen
81 von der MaschInenkuroeI we I Ie betrieben. Die Maschine Ist
von vorne nach hinten geneigt dargestellt und die Ventilatoröinlaufρ
latte 1, die das Laufrad umgibt, ist derart angeordnet, um die Luft vom Künler 77, dessen Achse·horlzontaI
gelagert Ist, zum Laufrad 7 zu führen, dessen Achse einen geringen Winkel zur Horizontalen aufweist.
Die FIg. 8, 9 und 10 zeigen eine ähnliche Anordnung, bei der
der Ventilator etwas tiefer angeordnet Ist und direkt mit
der Kurbelwelle verounaen Ist. Gleiche Teile sind mit
gleichen dezugszeIchen Dezlffert. Fig. 11 zeigt die Leistungsfähigkeit
des Ventilators nach den Flg. 1 bis 4, dessen Kurven mit "with IGV's" bezeichnet sind, und werden mit einem ähnlichen
MlschströmungsventI Iator verglichen, der keine Eiη I auf führungsschaufel
aufweist, die eine ZufIuftabIenkung bewirken. Die
entsprechenden Kurven sind mit "without IGV's" markiert. Beim
zweiten Gebläse wird angenommen, daß die zentrale Lagerung von radialen Elementen getragen wird, die keine Strömung
ablenken.
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(11 616)
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Für jeden Ventilator 1st der Druck ps und der Wirkungsgrad T^ gegen die Verarue1tunqsmenge des Ventilators
aufgetragen. QIe Überlegenheit des Vsntilators mit Etnlauf
führungsschauf-alo I ^ t evidant.
Zahlreiche Änderungen können in den beschro1benen Ausführungsbeispielen
vorjsnommen werden. So sann z.B. der
In den Flg. 1 bis 4 dargestellte Ventilator hinsichtlich
seines Einlaufteils 4 laicht konisch oder gebogen statt der zylindrischen Art ausgebildet sein, üie tinlaufschaufeln
4 können derart gestaltet sain, daß ihre Tiefe
nach außen hin zunimmt, also entgegengesetzt zu der oben
beschriebenen Form. Dies ware vom aerodynamischen Standpunkt
heraus vorteilhaft. Die erläuterte Schaufelform
Ist entworfen worden, um eine leichte Herstellung aus
BogenmaterI a I zu ermöglichen, und falls die Schaufeln
gegossen werden- ob aus Kunststoff oder Metall - Ist eine TragfIächenfIügeIform bevorzugt.
Der Ventilator kann mit einem Motor betrieben werden, wie
er In unserem britischen Patent 1 328 082 beschrieben Ist.
Die E I η I aufführungsschaufeI η können derart konstruiert
sein, daß sie aus einem einzigen Blech heraus gestanzt
werden können.
Die EI η I aufführungsschaufeI η können als getrennte Einheit
konstruiert werden, um bestehenden Ventilatoren zugefügt zu werden.
Während der Ventilator nach den Flg. 1 bis 4 für Blechkonstruktionen
entworfen Ist, Ist es für dan DurchschnItts-
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(11 b16)
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fachmann selbstverständlich, da;i der tntwurf für Bauweisen
In Metallguß wie z.B. Aluminium oder Magnes1 um leg Ierungen
oder In geformtem isunststoff modifiziert werden kann. In
einigen Fällen ist eine gemischte KonstruKtlon bevorzugt,
z. ü. daii der Rotor dus Aluminiumguß unddle anderen Teile
aus blech Dargestellt werden.
In beiden Beispielen, in denen der Ventilator der Fig. 1
bis 4 mit einer VerbrennungsmascnIne verbunden Ist, weist
der Ventilator ungefähr den gleichen Durchmesser wie ein
entsprechendes Axialgeuläse bekannter bauart auf. Jedoch
Ist die UmI auf geschwi ndi grid 11 sehr viel geringer, etwa
70 k von der der Ax I a IgebIäsegeschwI no Igke11. Trotz der
geringen Geschwindigkeit, liefert der Mischströmungsventllator
die gleicne Leistung wie die bekannte Art des
Ax I a IgebIäses . Die Geschwindigkeitsverringerung ermöglicht
eine starke Verringerung der Garäuse. Qe1 eine typischen
Benutzungsart 1st eine Verringerung von der Größenordnung von 10 db bei voller Geschwindigkeit erzielbar. Auch
kann, wie In den Fig. 8, 9 und 10 gezeigt, der Ventilator
direkt von der Kurbelwelle betrieben werden.
In einer r\raftfdrirzeujö betreffenden Gestaltung ent-Sfjrecnend
der Fig. 3, 9 und 10 mit einer ü i ese I rnascn i ne
von 224 ixilowdtt, die mit automat i scnam Getrieue betrieuen
wird, wurde ein O,4o5 Quadratmeter-Kühler üenutzt, der
175,3 Kilowatt pro Minute jei einer umgebenden Luft von
5 1 , /° ü üüertrdjt. üsr Ventilator ist mit Mdsch i nengescnwindigKeit
uetrieoen worden, bei 2.300 Umdrehungen pro
Minute gaj der Ventilator eine Veraroeitungsmenge von
323 MjJ i Krriötern pro Minute oei 521 Newton pro Quadratmeter
ao, una veroroucnte 7,5 Kilowatt. Der Gerauschpegel betrug
102 da. Lin verg I e i cnüares Axialgebläse würde uel nöha"er
Geschwinaig^eit üetrieoen werden, veroraucnte die
olte Leistung und nätte einen GaräuscnpegeI von 10 dB
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Claims (7)
- PATENTANWALT DIPL-INQ. JOACHIM STRASSEHANAU · ROMERSTR. 19 · POSTFACH 79J · TEt. (OMOT) tO»OJ/iO74O · TELEX. 4184788 pal · TELEQRAMME: HANAUPATENTAIRSCRuW HOWDt* L IM I TLuWeybrldga Surrey KTId 2QHtngland 21. Dezember 1977(0064415 Gd) Sto/Bz - 11 616GebläseAnsp riJcheMi scfiströmungsvent M ator mit E I η I auf f ührungsschauf e I n, dadurch genennzelcnnet, daß die tIn I aufscnaufelη (4) der in den Ventilator (70) eintretenden Luft einen Wirbel aufzwingt, der ent* gegengesetzt zur Richtung der Umdrenung des Ventilators gerichtet ist.
- 2. MlscnströmungsventMator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ventilator (70) verlassende Luft durch den durch die Führungsschaufeln (4) dor eintretenden Luft aufgeprägten Wirbel wirbelfrei oder nahezu wirbelfrei Ist.
- 3. MlschströmungsventIiator nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch ein Ventllatoriaufrad (7), das die Luft unmittelbar an die umgebende Atmosphäre oder einen gefüllten Raum abgibt.-Z-809827/0799A i rscrew
( 1 1 bio) - 4. Ventilator nach einem der Ansprücne I □ I s 3, d a durcn gekennzeicnnet, daß die Fünrungsschaufe I η (4) das Laufrad (7) tragen.
- 5. Anordnung, oestehend aus einem teilweise von einem Genäuse umgeoenen Verorennungsmotor und einem ein Laufrad aufweisenden MIschstromunqsventiIator nach einem aer vorhergenanden Ansprüche, dadurch geKennze 1 cnnet, daß die Luftabgaoe zur Künlung der Maschine (71) unmittelbar In das Gehäuse (73) erfoljt.
- ο. Anordnung nach Ansprucn 5 mit einer f I üssIgkeItsgekünlten Mascnine, dadurch gekenn- < -) I c h η --■ t , daß dar Ventilator (70) Kühlluft durcn einen die Flüssigkeit uetreffenden Wärmeaustauscher treibt.
- 7. Anordnung nacn Anspruch 5 und/oder Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, da.i das Ventl I ator I au f rad (7) auf der Kurbelwelle der Maschina aefestljt Ist.809827/0799
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