DE2924267C2 - Fan - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lüfter mit an einer Nabe angeordneten verwundenen Schaufelblättern, deren Anstellwinkel von der Schaufelwurzel bis zur Schaufeloberkante zunimmtThe invention relates to a fan with twisted blades arranged on a hub, whose angle of attack increases from the blade root to the top edge of the blade

ELi bekannter derartiger Lüfter (DE-OS 22 03 353) weist radial in einer Querebene der Lüfterachse angeordnete, elastisch verformbare Schaufelblätter auf, die unter dem Einfluß der auf sie wirkenden Fliehkräfte ihren von der Schaufelwurzel bis Schaufeloberkante zunehmenden Anstellwinkel mit der Drehzahl verändern und die damit einer drehzahlabhängigen Leistungsregelung des Lüfters dienen. Die negative Verwindung der Schaufelblätter hat die zusätzliche Wirkung, daß die axiale Durchströmungsgeschwindigkeit der Luft an den Schaufelspitzen größer als an der Nabe ist Hieraus ergibt sich bei einer hinter dem Lüfter angeordneten Brennkraftmaschine ein gutes Abströmen der Luft.ELi known such fan (DE-OS 22 03 353) points radially in a transverse plane of the fan axis arranged, elastically deformable airfoils, which are under the influence of the centrifugal forces acting on them change their angle of attack, which increases from the blade root to the upper edge of the blade, with the speed and which are therefore used for speed-dependent performance control of the fan. The negative twist the impeller blades has the additional effect that the axial flow velocity of the air to the Blade tips are larger than on the hub. This results in a one arranged behind the fan Internal combustion engine a good outflow of air.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abströmverhältnisse bei einem Lüfter, hinter dem sich ein solches Hindernis befindet, weiter zu verbessern. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Schaufelblätter sowohl in Drehrichtung des Lüfters als auch entgegen der Strömungsrichtung geneigt sind. Diese Maßnahmen führen zu einer Aufweitung der Strömung und einem allmählichen Übergang in eine vorwiegend radiale Strömung. Ein Stau, beispielsweise vor der Stirnwand einer Brennkraftmaschine, wird dadurch vermieden und der Strömungswiderstand herabgesetzt. Bei gleicher Leistungsaufnahme des erfindungsgemäß gestalteten Lüfters wird ein größerer Volumenstrom erzielt und damit der Wirkungsgrad erhöht. Trotz erhöhter Förderung wird bei einem mit einer Kupplung versehenen Lüfter dieser wegen des mäßigen Leistungsbedarfes mechanisch und thermisch nicht überlastet. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist der geräuschärmere Lauf infolge der verbesserten Strömungsverhältnisse.The invention is based on the object of the outflow conditions in a fan, behind which such an obstacle is located to further improve. This is done according to the invention in that the The blades are inclined both in the direction of rotation of the fan and against the direction of flow. These measures lead to an expansion of the flow and a gradual transition to a predominantly radial flow. A traffic jam, for example in front of the front wall of an internal combustion engine, becomes thereby avoided and the flow resistance reduced. With the same power consumption of the According to the invention designed fan, a greater volume flow is achieved and thus the efficiency elevated. In spite of increased funding, when a fan is provided with a clutch, this is because of the moderate power requirement mechanically and thermally not overloaded. Another major benefit is the quieter running due to the improved flow conditions.

Bei einem weiteren bekannten Lüfter ist die an sich zylindrische Nabe mit einer konischen Ummantelung versehen. Diese verbessert zwar den Strömungsverlauf, doch führt die durch die Ummantelung bedingte Vergrößerung des Nabendurchmessers zu einer für die geforderte Kennlinie zu kleinen Durchflußfläche und damit auch zu einer Verringerung der Kühlluftförderung, die nur durch eine höhere Antriebsleitung des Lüfters ausgeglichen werden kann. Eine derartige konische Ummantelung führt außerdem zu einer beträchtlichen Gewichtserhöhung des Lüfters und verteuert dessen Herstellung. Diese Nachteile werden bei den erfindungsgemäß geneigten Schaufelblättern vermieden, die der Luft ohne Einengung der Durchflußfläche einen günstigen, stark divergierenden Strömungsverlauf erteilen.In a further known fan, the hub, which is cylindrical per se, has a conical casing Mistake. This improves the course of the flow, but leads the one caused by the sheathing Enlargement of the hub diameter to a flow area that is too small for the required characteristic and This also leads to a reduction in the cooling air delivery, which can only be achieved by a higher drive power of the Fan can be compensated. Such a conical casing also leads to a considerable increase in the weight of the fan and makes it more expensive to manufacture. These disadvantages will be in the case of the blade blades inclined according to the invention avoided that of the air without narrowing the flow area give a favorable, strongly diverging flow course.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der •Erfindung nimmt die Breite der Schaufelblätter von der Schaufelwurzel bis zur Schaufdoberkante zu. Die Ausführung nach der genannten DE-OS 22 03 353 weist zwar auch eine solche Breitenzunahme auf, doch hat diese lediglich die Aufgabe, das Stellmoment bei der veränderlichen Verwindung der elastischen Schaufelblätter zu erhöhen. Demgegenüber dient die Breiteiizunahme der erfindungsgemäßen Schaufelblätter einer Drallerhöhung mit dem Ziel,die radiale Strömungskomponente noch mehr zu verstärken, womit der Volumenstrom weiter erhöht werden kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, the width of the blades decreases from the Shovel root up to the top edge of the shovel. The design according to the aforementioned DE-OS 22 03 353 has Although also such a width increase, but this only has the task of adjusting the torque at the to increase variable torsion of the elastic blades. In contrast, the increase in width serves the impeller blades according to the invention an increase in swirl with the aim of reducing the radial flow component to be reinforced even more, with which the volume flow can be increased further.

Ein Ausführuiigsbeispi „■ der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt ~nd in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Es zeigt
Fig. 1 die schematische Darstellung der Seitenansicht einer Brennkraftmaschine in verkleinertem Maßstab, An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the description below
1 shows the schematic representation of the side view of an internal combustion engine on a reduced scale,

Fig.2 einen Schniit nach der Linie II-11 der Fig. 1 undFIG. 2 shows a section along the line II-11 in FIG and

Fig.3 eine Draufsicht auf ein Schaufelblatt des Lüfters der Brennkraftmaschine in Richtung des Pfeiles A der F i g. 2.3 shows a plan view of a blade of the fan of the internal combustion engine in the direction of arrow A in FIG. 2.

Zwischen dem Kühler 11 und der Stirnseite 12 der in F i g. 1 dargestellten Brennkraftmaschine 13 ist in üblicher Weise auf einer Welle 14 ein Lüfter 15 angeordnet. Eine Riemenscheibe 16 dient dem Antrieb des Lüfters 15 durch einen nicht dargestellten Keilriemen. Ein vom Kühler 11 ausgehender Zargenring 17 umgibt teilweise den Lüfter 15 unter Bildung eines Ringspaltes 18. Pfeile 19 deuten die jeweilige Strömungsrichtung der Kühlluft an.Between the cooler 11 and the end face 12 of the in F i g. 1 shown internal combustion engine 13 is in A fan 15 is usually arranged on a shaft 14. A belt pulley 16 is used for the drive of the fan 15 by a V-belt, not shown. A frame ring extending from the radiator 11 17 partially surrounds the fan 15, forming an annular gap 18. Arrows 19 indicate the respective direction of flow the cooling air.

Der Lüfter 15 besteht aus einer Nabe 20 und aus verwundenen Schaufelblättern 21, von denen drei in F i g. 2 gezeigt sind. Die Drehrichtung des Lüfters 15 ist mit einem Pfeil 22 angegeben. Die Schaufelblätter 21 sind in der Drehrichtung des Lüfters 15 geneigt. Außerdem weisen die Schaufelblätter 21 noch eine Neigung entgegen der Strömungsrichtung auf. wie die Fig. 1 und 3 erkennen lassen. Die Schaufelblätter 21 sind, w'e F i g. 3 zeigt, so verwunden, daß der von der jeweiligen Blattsehne 23 und einer Normalebene 24 zur Lüfterachse 25 gebildete Anstellwinkel <x von der Schaufelwurzel 26 bis zur Schaufeloberkante 27 ständig zunimmt. Außerdem nehmen auch die Breite und der Krümmungsradius in den einzelnen Querschnitten jedes Schaufelblattes 21 von der Schaufelwurzel 26 ausgehend nach außen bis zur Schaufeloberkante 27 zu. Die starke Verwindung und die große Breite der Schaufelblätter 21 im Bereich der Schaufeloberkanten 27 erzeugen einen Drall, der die im wesentlichen radiale Abströmung der Kühlluft aus dem Raum zwischen dem Kühler 11 und der Stirnseite 12 der Brennkraftmaschine 13 erleichtert. Dabei wird durch die in Versuchen ermittelte Neigung der Schaufelblätter 21 in Drehrichtung des Lüfters 15 eine allmähliche Umlenkung der eingangs axialen Strömung in eine vorwiegend radiale, den Drall unterstützende Strömung erzielt, wobei der Strömungswiderstand wesentlich herabgesetzt wird. Die nach außen abströmende Luft deckt außerdem den Ringspalt 18 zwischen dem Lüfter 15 und dem Zargenring 17 ab und vermindert dadurch die Spaltverluste. Um eine optimale Energieübertragung vom Lüfter 15 auf die divergente Strömung zu erhalten, sind die Schaufelblätter 21 entgegen der durch die Pfeile 19 angedeuteten Strömungsrichtung so geneigt, daß die Schaufelvorderkanten 28 im wesentlichen senkrecht zu der Strömung stehen. Die erfindungsgemäße Gestalt des Lüfters 15 führt so zu einer Vergrößerung des Volumenstromes beiThe fan 15 consists of a hub 20 and twisted blades 21, three of which are shown in FIG. 2 are shown. The direction of rotation of the fan 15 is indicated by an arrow 22. The blades 21 are inclined in the direction of rotation of the fan 15. In addition, the impeller blades 21 also have an inclination against the direction of flow. as can be seen in FIGS. 1 and 3. The blades 21 are, as shown in FIG. 3 shows, so twisted, that the angle of incidence <x formed by the respective blade chord 23 and a normal plane 24 to the fan axis 25 increases continuously from the blade root 26 to the blade upper edge 27. In addition, the width and the radius of curvature in the individual cross sections of each airfoil 21 also increase from the blade root 26 outward to the upper edge 27 of the blade. The strong twist and the large width of the blade blades 21 in the area of the blade upper edges 27 produce a twist which facilitates the essentially radial outflow of the cooling air from the space between the radiator 11 and the end face 12 of the internal combustion engine 13. The inclination of the blades 21 in the direction of rotation of the fan 15, determined in tests, results in a gradual deflection of the initially axial flow into a predominantly radial flow supporting the swirl, the flow resistance being significantly reduced. The air flowing out to the outside also covers the annular gap 18 between the fan 15 and the frame ring 17 and thereby reduces the gap losses. In order to obtain an optimal transfer of energy from the fan 15 to the divergent flow, the blade blades 21 are inclined against the flow direction indicated by the arrows 19 so that the blade leading edges 28 are essentially perpendicular to the flow. The shape of the fan 15 according to the invention thus leads to an increase in the volume flow

gleicher Leistungsaufnahme und damit zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades. Ein solcher Lüfter läßt sich überall da mit Erfolg verwenden, wo ein Hindernis eine axiale Strömung beeinträchtigen würde, beispielsweise bei einem in Wandnähe aufgestellten Lüfter.same power consumption and thus an increase in efficiency. Such a fan leaves can be used with success wherever an obstacle would impair an axial flow, for example with a fan set up close to the wall.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Lüfter mit an einer Nabe angeordneten verwundenen Schaufelblättern, deren Anstellwinkel von der Schaufelwurzel bis zur Schaufeloberkante zunimmt, besonders für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelblätter (21} sowohl in Drehrichtung (22) des Lüfters (15) als auch entgegen der Strömungsrichtung (19) geneigt sind.Fan with twisted blades arranged on a hub, the angle of which is different from the Blade root to the blade top edge increases, especially for internal combustion engines, thereby characterized in that the blades (21} both in the direction of rotation (22) of the fan (15) and are inclined against the direction of flow (19).