DE2940650A1

DE2940650A1 - Axialventilator

Info

Publication number: DE2940650A1
Application number: DE19792940650
Authority: DE
Inventors: Dr. Siegfried Dr.-Ing. 7742 St Georgen Harmsen; Georg Friedrich Papst
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1979-10-06
Filing date: 1979-10-06
Publication date: 1981-04-16
Also published as: JPS5654995A; JPH034798Y2; DE2940650C2; US4373861A; JPS63146196U

Description

PATENTANWÄLTE DR.- ING. H. H. WILHELM - D 1 P L. - I N G. H. D A U S T E R D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31B - TELEFON (07 11) 2911 33

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Anmelder:
Papst-Motoren KG
7742 St. Georgen

Axialventilator

Die Erfindung betrifft einen Axialventilator, insbesondere einen Kleinlüfter mit einem Nabendurchmesser des Ventilatorrades, der mindestens halb so groß ist wie der Innendurchmesser des das Ventilatorrad umgebenden Gehäusemantels, der in der Axialmittelebene zylindrisch ausgebildet und mindestens nach der Abblasseite hin über Ecktaschen mit schrägen Wänden in ein quadratisches Profil erweitert ist, das den Durchmesser des Ventilatorrades umschreibt.

Axialventilatoren dieser Art sind bekannt (DE-PS 1 728 338). Bei den bekannten Bauarten ist die Nabe des Ventilatorrades als Motorgehäuse im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, wobei innerhalb dieses Gehäuses der Rotor eines Außenläufermotors sitzt, dessen Stator an einem mit dem Gehäusemantel über Speichen fest verbundenen Flansch angebracht ist. Axialventilatoren dieser Art werden vorwiegend als Lüfter in elektronische Geräte eingebaut, wobei die äußeren Abmessungen des Gehäusemantels vorgegeben sind. Bei den kleinen Abmessungen - der Gehäusemantel besitzt vorwiegend

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quadratische Außenseiten mit einer Länge von etwa 80 mm - ist es aus elektromotorischen und aus herstellungstechnischen Gründen nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich, den Durchmesser des Motorgehäuses kleiner zu bauen als es etwa zwei Drittel und im Minimum etwa der Hälfte des Innendurchmessers des das Ventilatorrad umschreibenden Gehäusemantels entspricht· Dadurch ergeben sich relativ kleine Radiallängen für die Schaufeln, so daß Axialventilatoren dieser Art sich in ihrer Leistung bei wirtschaftlichem Aufwand kaum mehr verbessern lassen. Eine Erhöhung des Gehäusedurchmessers scheidet aus den vorher erwähnten Gründen aus. Eine Drehzahlerhöhung führt zu einer Erhöhung des Geräuschpegels, der bei solchen Axialventilatoren ebenfalls möglichst gering gehalten werden soll und ist wegen vorgegebener Netzfrequenz auch nur in geringem Maß möglich.

Dazu kommt, daß bei den immer kompakter werdenden elektronischen Geräten der Ansaug- und Ausblasraum vor und hinter den Axialventilatoren nur sehr klein ist, so daß Axialventilatoren der eingangs genannten Art sehr häufig bei sehr hohen Gegendrücken arbeiten müssen. Die dadurch bedingte reduzierte Luftfördermenge wurde bisher in Kauf genommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Axialventilatoren der eingangs genannten Art nach einer Lösung zu suchen, die eine Leistungssteigerung mindestens in einem Teilbereich der Kennlinie ermöglicht, ohne daß von der Gesamtkonzeption abgegangen oder aufwendige Maßnahmen getroffen werden müssen.

Die Erfindung besteht darin, daß die Nabe des Ventilatorrades an der Einströmseite mit einer etwa über ein Drittel der gesamten Axiallänge verlaufenden, zur Stirnseite hin konisch ausgebildeten Ringfläche versehen ist. Diese Maßnahme, die an sich bei Axialventilatoren anderer Bauart bekannt ist und insbesondere bei größereren Axialgebläsen eingesetzt wird, bringt zusammen mit den besonderen Merkmalen der Ausbildung des Gehäusemantels in

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überraschender Weise den Vorteil, daß der neue Axialventilator im Bereich kleinerer Luftfördermengen eine deutlich größere Druckerhöhung bringt, so daß er in diesem Förderbereich bei höheren Gegendrücken eine größere Luftmenge fördern kann. Gerade beim Einbau in Geräte der eingangs genannten Art und beim durch deren kompakten Aufbau bedingten Arbeiten gegen höhere Gegendrücke ist daher der neue Axialventilator den bisherigen Ausführungsformen überlegen. Im übrigen Druck- und Luftfördermengenbereich ist er mindestens gleichwertig und weist auch noch den Vorteil auf, daß er die erhöhte Luftmenge im Bereich höherer statischer Drücke mit einem deutlich geringeren Geräuschpegel liefert, was sich durch Messungen des Geräuschpegels mit Axialventilatoren bekannter Bauart und mit der neuen Ausführung beim Einbau in eine Meßkammer, d.h. also beim Arbeiten gegen erhöhten Gegendruck eindeutig feststellen ließ.

Es ist vorteilhaft, wenn der Winkel der Ringfläche zur Achsrichtung etwa 20° beträgt, weil sich dann eine nach innen gerichtete Erweiterung des Einzugsbereiches in der für die Lüfterleistung Maximalgrößenordnung ergibt. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn nur fünf Lüfterschaufeln gleichmäßig auf dem Umfang der als Motorgehäuse ausgebildeten Nabe verteilt angeordnet sind, die zweckmäßig aus dünnem Stahlblech hergestellt und in an sich bekannter Weise auf dem Motorgehäuse verschweißt sind. Werden diese Lüfterschaufeln über die gesamte Axiallänge des Motorgehäuses so vorgesehen, daß sie mit ihren Innenkanten auch im Bereich der konischen Ringfläche am Motorgehäuse anliegen, dann ergeben sich besonders günstige Leistungswerte, was darauf zurückzuführen sein kann, daß der freie Eintrittsquerschnitt wegen der sehr dünnen Stirnflächen der Lüfterschaufeln und der konischen Ausbildung des Motorgehäuses optimal vergrößert werden kann.

In der Zeichnung ist ein Axialventilator gemäß der Erfindung gezeigt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht des neuen Axialventilators von der Abblasseite her,

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Fig. 2 die Draufsicht auf den Ventilator der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt in vergrößerter Darstellung durch den neuen Axialventilator der Fig. 1 und 2 längs der Linie III-III,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das das Ventilatorlaufrad bildende Motorgehäuse mit einer aufgeschweißten Lüfterschaufel,

Fig. 5 die Ansicht des Motorgehäuses in Richtung des Pfeiles V in Fig. 4 und

Fig. 6 die schematische Darstellung des Verlaufes von Luftfördermenge über dem statischen Druck gemessen an einem neuen Axialventilator und an einem Axialventilator nach dem Stand der Technik.

In der Fig. 1 bis 3 ist ein aus Aluminiumspritzguß hergestellter Gehäusemantel 1 für einen Axialventilator gezeigt, der quadratische Außenabmessungen aufweist und an den vier Ecken jeweils mit Befestigungsbohrungen 2 versehen ist. Die Befestigungsbohrungen 2 befinden sich dabei in Eckflanschen 3, die über den im übrigen der Zylinderform angeglichenen Gehäusemantel 1 hinausragt. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, befinden sich solche Eckflanscne 3 jeweils auf der Einströmseite 4 des Gehäusemantels und auf der Abströmseite 5. Der Gehäusemantel 1 ist auf der Abströmseite 5 mit zwei diametral gegenüberliegenden Streben 6 versehen, die einen Flansch 7 tragen, der einstückig mit dem Gehäusemantel 1 hergestellt ist. An dem Flansch 7 ist über die Schrauben 8 und über den Hilfsflansch 9 ein Rohr 10 befestigt, aufdem außen der Stator 11 mit den Wickelköpfen 12 befestigt ist. Die Wickelköpfe 12 sind über eine aus Isolierstoff hergestellte Abdeckkappe 13 nach vorne abgeschlossen, die in einen Ring 14 eingreift, der zu dem Rohr hin

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mit einer Ausnehmung 15 versehen ist, in die ein dochtähnlich aufgebauter, Schmiermittel enthaltender Ring 16 eingelegt ist, der nach außen an einen zweiten winkelförmigen Schmiermittelring 16 angrenzt, dessen Innendurchmesser das Gleitlager 17 mit Schmiermittel versorgt, mit dessen Hilfe die Welle 18 für den Rotor des Elektromotors in dem Gehäusemantel 1 gelagert ist. Die Welle 18 ist im Bereich ihres von der Einlaufseite 4 abgewandten Endes in einem weiteren Gleitlager 17 gelagert und stößt mit ihrem Stirnende auf einem Axiallager 19 auf, das im Flansch 7 angeordnet ist. Fest mit der Welle 18 ist über die Buchse 20 das Motorgehäuse 21 verbunden, das außen einstückig als Kurzschlußläuferrotor ausgebildet ist, dessen Stäbe in an sich bekannter Weise durch die laminierten Bleche 22 des Rotors verlaufen. Fest mit dem Motorgehäuse 21 verbunden sind fünf gleichmäßig auf dem Umfang verteilte, aus Stahlblech hergestellte Lüfterschaufeln 23, die über die gesamte axiale Länge des Motorgehäuses 21 verlaufen. Das Motorgehäuse 21 ist im Bereich zur Einlaufseite 4 hin mit einer konischen Ringfläche 24 versehen, die einen Winkel c< von 20° zu der Achse der Welle 18 einnimmt. Diese Ringfläche 24 besitzt eine axiale Länge 1, die etwa einem Drittel der Gesamtaxiallänge L des Motorgehäuses entspricht.

Durch diese Ausgestaltung ergibt sich, wie insbesondere aus Fig. zu entnehmen ist, über den gesamten Einlaufbereich des Axiallüfters ein breiterer Einlaufquerschnitt, in den die Vorderkanten der Lüfterschaufeln 23 hereinragen, da diese mit ihren Vorderkanten etwa bis zur vorderen Stirnfläche des Motorgehäuses 1 gezogen und mit ihren Innenkanten auch im Bereich der konischen Fläche 24 am Motorgehäuse 21 anliegen. Die Lüfterschaufeln 23 sind in bekannter Weise mit dem Motorgehäuse 21 durch ein Spezialverfahren (DE-PS 16 28 349) verschweißt. Da sie aus sehr dünnem Stahlblech bestehen und nur fünf Lüfterschaufeln auf dem Umfang verteilt angeordnet sind, ergibt sich ein sehr großer freier Eintrittsbereich, der noch durch die Anordnung der konischen Fläche 24 vergrößert ist.

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Da der Gehäusemantel 1, wie aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, an den vier diagonal gegenüberliegenden Ecken des außen quadratischen Gehäusemantels 1 jeweils mit Ecktaschen 25 versehen ist, deren schräge Wandteile 26 von einem zentralen zylindrischen Mittelstück 1a ausgehen, wird der Einlaufquerschnitt an diesen vier Ecken zusätzlich noch vergrößert. Es hat sich gezeigt, daß ein so ausgestalteter Axiallüfter Vorteile gegenüber bekannten Bauformen insbesondere dann aufweist, wenn er im eingebauten Zustand gegen höhere Drücke arbeiten muß. Er liefert dann in überraschender Weise höhere Luftmengen.

Der Axialventilator wird in bekannter Weise über die beiden Zuführleitungen 27 mit Strom versorgt.

Aus der Fig. 6, in der die Kennlinien des neuen Axialventilators im Vergleich mit der Kennlinie eines Axialventilators nach dem Stand der Technik (DE-PS 1 728 338) aufgetragen sind, läßt sich deutlich erkennen, daß bei höheren statischen Drücken hinter dem Ventilator und demzufolge kleinerer Luftfördermenge der neue Axialventilator den bekannten Bauarten deutlich überlegen ist. Die Kennlinie 28 entspricht dabei der Bauart nach dem Stand der Technik, während die Kennlinie 29 die des neuen Axialventilators ist. Der neue Axialventilator weist daher Vorteile beim Einbau zur Belüftung von Geräten auf, in denen nur ein geringes Platzangebot für den Einbau besteht.

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Claims

PATENTANWÄLTE DR.-ING. H. H. WILHELM - DIPL.-ING. H. DAUSTER

D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31B - TELEFON (07 11) 29 11

Anmelder: Stuttgart, den 5. okt 1979

P/G 5779 Papst-Motoren KG Dr.W/R

St. Georgen

Ansprüche

Axialventilator, insbesondere Kleinlüfter mit einem Nabendurchmesser des Ventilatorrades, der mindestens halb so groß ist wie der Innendurchmesser des das Ventilatorrad umgebenden Gehäusemantels, der in der Axialmittelebene zylindrisch ausgebildet und mindestens nach der Abblasseite hin über Ecktaschen mit schrägen Wänden in ein quadratisches Profil erweitert ist, das den Durchmesser des Ventilatorrades umschreibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (21) des Ventilatorrades an der Einströmseite (4) mit einer etwa über ein Drittel (1) der gesamten Axiallänge (L) verlaufenden, zur Stirnseite hin konisch ausgebildeten Ringfläche (24) versehen ist.
2. Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (c<) der Ringfläche (24) zur Achsrichtung etwa 20° beträgt.
3. Axialventilator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß fünf Lüfterschaufeln (23) gleichmäßig auf dem Umfang der Nabe (21) verteilt angeordnet sind.
4. Axialventilator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe Teil des Motorgehäuses (21) eines Außenläufermotores ist.
5. Axialventilator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterschaufeln (23) aus dünnem Stahlblech hergestellt und auf dem Motorgehäuse (21) angeschweißt sind.
6. Axialventilator nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterschaufeln (23) sich über die gesamte Axiallänge (L) des Motorgehäuses (21) erstrecken und mit ihren Innenkanten auch im Bereich der konischen Ringfläche (24) am Motorgehäuse anliegen.

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