DE69108882T2

DE69108882T2 - Axiallüfter, insbesondere für Kraftwagen für Landwirtschaftsgebrauch.

Info

Publication number: DE69108882T2
Application number: DE69108882T
Authority: DE
Inventors: Alberto Andrea Boretti; Alfredo Cevolini; Angelo Lorea
Original assignee: New Holland Fiat SpA
Current assignee: New Holland Fiat SpA
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: US5221187A; IT1241368B; IT9068052A1; EP0493342A1; DE69108882D1; EP0493342B1; IT9068052A0; ES2071282T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Axiallüfter, insbesondere für Kraftfahrzeuge für Landwirtschaftsgebrauch, der zu besonders ruhigem Lauf beitragen soll.
Inbesondere betrifft diese Erfindung einen Axiallüfter mit
- einer zentralen Nabe,
- mehreren Schaufeln, die von der Nabe bis zur Peripherie reichen und in Drehrichtung des Lüfters nach vorn gekrümmt sind, sowie
- einem zur Nabe koaxialen Außenring, mit dem die äußeren Enden der Schaufeln verbunden sind.
Ein solcher Axiallüfter ist z. B. in dem US-Patent Nr. 4 358 245 beschrieben. Dieser Lüfter gemäß dem bekannten Stand der Technik ist in einem Stück aus einem gegossenen Kunststoffmaterial gebildet und weist Schaufeln mit einer sehr ausgeprägten Vorwärtskrümmung auf. In axialer Projektion dieses Lüfters weist die Mittellinie jeder Schaufel durchwegs einen positiven Krümmungswinkel auf, der von der Nabe zum Außenring stetig zunimmt.
Bei dem genannten US-Patent wird davon ausgegangen, daß das Winkelmaß der Mittellinie jeder Schaufel größer sein muß als der halbe Abstand zwischen zwei benachbarten Schaufeln.
Dies hat zur Folge, daß bei dem Lüfter gemäß dem US-Patent Nr. 4 358 245 die Schaufeln ziemlich lang sind, was sich auf die Menge des zur Herstellung der Schaufeln benötigten Materials und somit auf das Gewicht des Lüfters auswirkt. Außerdem bewirkt die beträchtliche Länge der Schaufeln eine Verringerung der Schwingungsfrequenzen dieser Schaufeln, was zu einer gewissen Instabilität und Leistungsminderung sowie einer geringeren Laufruhe des Lüfters führen kann.
Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde die Herstellung von Axiallüftern vorgeschlagen, bei denen jede Schaufel ausgehend von der Nabe und in Richtung des Außenrings zuerst in bezug auf die Drehrichtung des Lüfters nach hinten gekrümmt ist und somit an ihrem äußeren Abschnitt nach vorn gekrümmt ist. Lösungen dieser Art, die bereits eine gewisse Verringerung der Schaufellänge ermöglichen, sind z. B. in den US-Patenten Nr. 4 569 631 und Nr. 4 684 324 beschrieben.
Bei den in den genannten Schriften beschriebenen Lüftern ist vorgesehen, daß sie in einem Stück aus einem gegossenen Kunststoffmaterial hergestellt und gemeinsam mit dem Kühler eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, einen Axiallüfter zu schaffen, der leise im Betrieb ist und Schaufeln aufweist, die in der Länge noch mehr reduziert sind, wodurch sich Vorteile in bezug auf Gewicht und Zuverlässigkeit im Betrieb ergeben und relativ hohe Drehzahlen möglich sind.
Das Interessse an der Lösung dieser Aufgabe zeigt sich insbesondere in Hinblick auf Lüfter, die für Kraftfahrzeuge für Landwirtschaftsgebrauch und Erdbewegung, wie z. B. Traktoren, Bagger etc., vorgesehen sind. Bei diesen Kraftfahrzeugen sollten die Lüfter eigentlich statt aus einem Kunststoffmaterial aus einem metallischen Werkstoff hergestellt werden, wodurch sie dann allerdings im allgemeinen schwerer würden als die für Automobile vorgesehenen.
Die Lüfter gemäß den US-Patenten Nr. 4 569 631 und Nr. 4 684 324 umfassen Schaufeln, deren Form ziemlich kompliziert ist, was nicht zu einer Vereinfachung der Herstellung beiträgt. Das US-Patent Nr. 4 569 631 gibt z. B. spezielle Ausbildungsweisen für den Krümmungswinkel der Vorder- und Hinterkanten der Schaufeln vor, wobei darüberhinaus die Sehne zwischen der Vorder- und Hinterkante einer Schaufel von der Nabe zum Außenring hin abnehmen muß.
Bei dem US-Patent Nr. 4 684 324 dagegen wird diese Sehne der Schaufeln von der Nabe zum Außenring hin stetig größer.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht daher darin, einen Axiallüfter zu schaffen, der ruhig läuft und einfacher geformte Schaufeln, die sich leichter herstellen lassen, umfaßt.
Hinsichtlich der Lösung der obengenannten Aufgaben betrifft die vorliegenden Erfindung einen Axiallüfter der oben beschriebenen Art, der dadurch gekennzeichnet ist, daß
- der Ahweichungswinkel der Mittellinie der Schaufel in axialer Projektion an der Nabe und auf etwa einem Drittel der radialen Ausdehnung der Schaufel ab der Nahe im wesentlichen gleich Null ist,
- der Anstellwinkel (Schaufelwinkel) jeder Schaufel zwischen der Nahe und dem Außenring im wesentlichen konstant ist,
- jede Schaufel eine konstante Dicke aufweist und
- die Sehne zwischen der Vorderkante und der Hinterkante jeder Schaufel zwischen der Nahe und dem Außenring im wesentlichen konstant ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung ist jede Schaufel vorzugsweise dergestalt ausgebildet, daß ihr Krümmungswinkel zwischen der Nahe und dem Außenring im wesentlichen konstant ist.
Weitere charakteristische Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die beigefügten, als nicht einschränkende Beispiele dienende Zeichnungen erfolgt.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Axiallüfters,
Fig. 2 zeigt einen teilweisen Aufriß eines Lüfters nach Fig. 1, und
Fig. 3 zeigt eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2.
In den Zeichnungen bezeichnet die Bezugszahl 1 die ganze Lüftereinheit, die eine zentrale Nahe 2, mehrere Schaufeln 3 und einen Außenring 4 umfaßt.
Bei der gezeigten Ausführung ist die Nabe 2 aus einem metallischen Werkstoff wie z. B. Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einer anderen Legierung hergestellt und umfaßt einen mittleren ringförmigen Abschnitt 5, von dem sechs Arme 6 radial nach außen ragen. Die Arme 6 sind gebogen, und liegen somit nicht mit dem ringförmigen Abschnitt 5 in einer Ebene, sondern sind jeweils um den gleichen Winkel (Schaufelwinkel) der zwischen 20º und 30º und vorzugsweise etwa 25º heträgt, verdreht.
Hinsichtlich der Verwendung des Lüfters für ein landwirtschaftliches Fahrzeug werden die Schaufeln 3 außerdem idealerweise aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einer anderen Metallegierung, hergestellt und an ihren inneren Enden auf geeignete Weise mit den Armen 6 der Nahe 2 verbunden sowie an ihren äußeren Enden an der Innenseite des Außenrings 4 angeschweißt. Für die Verwendung in der Landwirtschaft wird auch dieser Ring zweckmäßigerweise aus einem metallischen Werkstoff wie z. B. Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt.
Jede der Schaufeln 3 erstreckt sich von ihrem inneren Ende, das in einem radialen Abstand Ri von der Achse der Nahe 2 angeordnet ist, bis zu ihrer Verbindungsstelle mit dem Außenring 4, der in einem radialen Abstand R&sub0; von der Achse der Nahe 2 angeordnet ist.
Im folgenden wird auf die Vorderansicht in Fig. 2 Bezug genommen. M bezeichnet die Mittellinie einer Schaufel (in axialer Projektion). Mit C ist ein beispielhafter Umkreis mit pinem Radius r zwischen Ri und R&sub0; bezeichnet, dessen Mittelpunkt auf der Achse des Lüfters liegt. S bezeichnet die Breite einer Schaufel 3 auf dem Umkreis C. Die Breite S ist daher definiert als der Bogen auf dem Umkreis C, der von den Punkten begrenzt wird an denen der Umkreis C die Projektionen A und B der Vorder- bzw. Hinterkante der Schaufel schneidet.
Die durch eine gestrichelte Linie dargestellte Mittellinie M beginnt an einem Punkt mi auf der Nabe und endet an einem Punkt m&sub0; auf dem Ring 4.
In Fig. 2 bezeichnen P und Q die radialen Linien, die durch die Punkte mi und m&sub0; laufen. Der Winkel α zwischen diesen Linien repräsentiert den Gesamtabweichungswinkel einer einzelnen Schaufel. Wie aus dem Folgenden deutlicher hervorgeht, beträgt dieser Winkel vorzugsweise etwa +25º.
Es wird nach wie vor Bezug auf Fig. 2 genommen, in der ar den Abweichungswinkel der Mittellinie M der Schaufel am beispielhaften Umkreis C bezeichnet.
Wie Fig. 2 zeigt, ist bei dem erfindungsgemäßen Lüfter der Abweichungswinkel αr der Mittellinie M einer Schaufel (in axialer Projektion) an der Nabe gleich Null. Mit anderen Worten, die radiale Linie P ist eine Tangente zur Linie M am inneren Ende der Schaufel. Außerdem behält die Mittellinie M, ausgehend von der Nabe, über eine bestimmte Distanz hinweg im wesentlichen die Richtung der radialen Linie P bei; anders ausgedrückt, der Abweichungswinkel or der Mittellinie M ist am Anfang der Schaufel, d. h. von der Nabe ab in Richtung des Außenrings, im wesentlichen gleich Null. Wie aus dem im folgenden beschriebenen Zahlenbeispiel hervorgeht, erstreckt sich der Teil der Schaufel, in dem die Nittellinie geradlinig verläuft, über etwa ein Drittel der radialen Ausdehnung R&sub0; - Ri der Schaufel.
In Fig. 3 bezeichnet β den Schaufelwinkel an dem beispielhaften Abschnitt, der dem Umkreis C in Fig. 2 entspricht. Der Winkel β beträgt zwischen 20º und 30º und vorzugsweise etwa 25º und ist von der Nabe 2 bis zum Außenring 4 konstant.
In Fig. 3 bezeichnet d die Sehne zwischen der Vorderkante A und der Hinterkante B der Schaufel. Diese Sehne, sowie die Breite S der Schaufel, ist von der Nabe 2 bis zum Außenring 4 über die gesamte Schaufel hinweg im wesentlichen konstant.
Die Dicke der Schaufeln, in Fig. 3 mit s bezeichnet, ist vorzugsweise ebenfalls konstant und beträgt zwischen 1 und 3%, vorzugsweise etwa 2%, der Sehne d.
In Fig. 3 bezeichnet γ den Krümmungswinkel der Schaufeln. Dies ist der Winkel zwischen den Geraden tA und tB die im Schnittbild einer Schaufel Tangenten zur Vorderkante A bzw. zur Hinterkante B sind. Der Winkel γ ist ebenfalls über die Schaufel hinweg konstant und beträgt zwischen 45º und 55º, vorzugsweise 50º.
Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, sind die Schaufeln an dem Ende, das der Nahe zugewandt ist, abgerundet.
Ein Axiallüfter, der in gemeinsam mit dem Kühler eines Kraftfahrzeugs eingesetzt und gemäß dieser Erfindung hergestellt wird, weist die folgenden Merkmale auf.
Außerer Radius der Schaufeln: 280 mm
Innerer Radius: 80 mm
Anzahl der Schaufeln: 6
Schaufelwinkel: 25º
Verhältnis s/d: 0,019
Krümmungswinkel der Schaufeln: 50º
Abweichungswinkel αr der Mittellinie gemäß der folgenden Tabelle: TABELLE
Selbstverständlich können unter Beibehaltung des dieser Erfindung zugrundeliegenden Prinzips die Ausführungen und die Einzelheiten bei der Herstellung gegenüber dem, was hier anhand eines nicht einschränkenden Beispiels beschrieben und dargestellt ist, umfangreiche Änderungen erfahren, ohne von dem in den Ansprüchen definierten Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Axiallüfter, insbesondere für Kraftfahrzeuge für Landwirtschaftsgebrauch und Erdbewegungsmaschinen, mit

- einer zentralen Nabe (2)

- mehreren Schaufeln (3), die von der Nabe (2) bis zur Peripherie reichen und in Drehrichtung des Lüfters (1) nach vorn gekrümmt sind, sowie

- einem zur Nabe (2) koaxialen Außenring (4), mit dem die äußeren Enden der Schaufeln (3) verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß

- der Krümmungswinkel (αr) der Mittellinie (M) der Schaufel (3) in axialer Projektion an der Nabe (2) und auf etwa einem Drittel der radialen Ausdehnung (R&sub0; - Ri) der Schaufel ab der Nabe (2) gleich Null ist,

- der Schaufelwinkel (13) jeder Schaufel (3) entlang der Schaufel zwischen der Nahe (2) und dem Außenring (4) im wesentlichen konstant ist,

- jede Schaufel (3) eine konstante Dicke (s) aufweist und

- die Sehne (d) zwischen der Vorderkante (A) und der Hinterkante (13) jeder Schaufel (3) entlang der Schaufel (2) zwischen der Nahe (2) und dem Außenring (4) im wesentlichen konstant ist.

2. Lüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkungswinkel (γ) jeder Schaufel (3) entlang der Schaufel zwischen der Nahe (2) und dem Außenring (4) im wesentlichen konstant ist.

3. Lüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelwinkel (13) der Schaufeln (3) zwischen 20º und 30º und vorzugsweise 25º beträgt.

4. Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (s) jeder Schaufel (3) zwischen 1% und 3% und vorzugsweise 2% der Sehne (d) zwischen der Vorderkante (A) und der Hinterkante (B) der Schaufel (3) beträgt.

5. Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkungswinkel(γ) der Schaufeln (3) zwischen 45º und 55º und vorzugsweise 50º beträgt.

6. Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (2) , die Schaufeln (3) und der Außenring (4) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind.

7. Lüfter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Enden der Schaufeln (3) an den Außenring (4) angeschweißt sind.

8. Lüfter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (2) sternförmig ist und mehrere im wesentlichen radiale Arme (6) aufweist, an denen das innere Ende einer zugehörigen Schaufel (3) angebracht ist.

9. Lüfter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende jeder Schaufel (3) mittels Schrauben oder Nieten an einem Arm (6) der Nabe (2) angebracht ist.

10. Lüfter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder des inneren Endes jeder Schaufel (3) ein abgerundetes Profil aufweisen.

11. Lüfter nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.