DE8612292U1

DE8612292U1 - Axiallüfter

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Publication number: DE8612292U1
Application number: DE19868612292
Authority: DE
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1986-05-02
Publication date: 1987-01-02
Also published as: FR2598184A1; FR2598184B1; ES2003284A6; IT210184Z2; IT8721499V0

Description

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Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH PTL-HH/Ha/bl Theodor-Stern-Kai 1 HH 86/12 OL D-6000 Frankfurt 70

"Axiallüfter"

Die Neuerung bezieht sich auf einen geräuscharmen Axiallüfter, dessen Lüfterrad einen mit den LUfterflügein fest verbundenen Leitring zur Führung der Luftströmung aufweist und dessen Antriebsmotor in einer mittels Streben am Luftführungsgehäuse befestigbaren, eine zylindrische Nabe bildende Motoraufnahme angeordnet ist.

Gemäß dem DE-Gbn 72 03 550 ist es bekannt, die Lüfterflügel innerhalb eines mitrotierenden Leitringes anzuordnen, um durch besondere Formgebung sowohl dieses Leitringes als auch des ihn umgebenden Luftführungsgehäuses zu versuchen, eine möglichst geräuscharme Luftförderung zu erzielen. Die bekannte Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß einerseits ein relativ langes Luftführungsgehäuse erforderlich ist, wodurch die Gebläseabmessungen in Luftströmungsrichtung für eine Vielzahl von Anwendungszwecken zu groß sind, und daß andererseits der zur Herstellung der einzelnen Gebläseteile wie Leitring, Lüfterrad und Luftführungsgehäuse erforderliche Aufwand aufgrund der komplizierten Formgebung relativ groß ist.

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Dei? vorliegenden Neuerung liegt die Aufgäbe zugrunde, auch bei kürzbauenden Axialventilatoren eine größtmögliche Reduzierung des Geräuschpegels der Luftströmungsgeräusche zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung Im wesentlichen durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst, während in den Ansprüchen 2 bis 9 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung gekennzeichnet sind. Durch diese Weiterbildungen werden insbesondere folgende Vorteile erzielt:

a) Vermeidung von Wirbeln an den Spitzen der Lüfterflügel

b) Verteilung des bei der Rotation syametrisch ausgebildeter Lüfterräder entstehenden Drehklanges auf ein breitbandiges Spektrum,

c) Vermeidung von periodisch auftretenden Druckschwankungen, die von den Nachlai strömungen der Flügelhinterkanten beim Auftreffen auf feststehende Lüftertei wie insbesondere die Befestigungsstreben der Motoraufnahme, ausgelöst werden,

d) Verringerung der durch das Volumen der einzelnen Lüfterflügel bedingten Verdrängungswirkung auf die zu fördernde Luft.

Diese Vorteile werden erreicht, indem gemäß der Neuerung nachfolgend aufgeführte Maßnahmen Anwendung finden:

a) Das Lüf⁺,errad ist von einen Leitring umgeben, an welchem die Spitzen der Lüfterflügel befestigt sind. Derartige Ausführungeformen sind zwar an sich bekannt, es wurde jedoch erkannt, daß durch einen solchen Leitring am Außenumfang des Lüfterrades, also an den Spitzen der Lüfterflügel,ein Druckausgleich zwischen der Saug- und der Druckseite des Lüfterrades sicher verhindert wird und somit auch keine geräuschintensiven Spitzenwirbel entstehen können.

b) Die Iüfterflügel sind auf dem Nabenkreis des Lüfterrades in ungleichmäßigen Abständen angeordnet, wobei jeweils der Winkel zwischen dem Aufsetzpunkt der Vorderkante des ersten Lüfterflügels auf dem Nabenkreis des Lüfterrades als Bezugspunkt für die Winkelabstände bis zu den Vorderkanten der weiteren Iüfterflügel dient. Als besonders vorteilhaft er kannte mögliche Winkelabstände sind weiter unten in der Beschreibung in Tabellenform aufgeführt. Diese Maßnahme verhindert insbesondere

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die Entstehung des Drehklanges, d.h. jenen bei der Frequenzanalyse des Lüfters als plötzlich auftretende Frequenzspitzs darstellbaren Wert, der durch die Drehzahl des Lüfterrades und die Anzahl der Lüfterflügel bestimmt wird. Dieser Drehklang wird als extrem laut und unangenehm störend empfunden.

c) Die Befestigungsstreben für das Gehäuse der nabenfönnigen Motoraufnahme sind derart angeordnet, daß vorzugsweise ihre - in Umlaufrichtung des Lüfterrades gesehen - hintere Kante eine vom Nabenkreis des Iüfterrades ausgehende Tangente bildet. Demgegenüber sind die unmittelbar an den Streben vorbeilaufenden Hinterkanten der Lüfterflügel in Form einer Kurve ausgebildet, die so verläuft, daß der zwischen den Hinterkanten sowohl der Befestigungsstrebe als auch des LüfterflUgels beim Vorbei-

&ogr; lauf sich bildende Winkel nicht kleiner als 45 wird und vorzugsweise zwischen 90 und 45 liegt. Durch diese Maßnahme wird ein "schleifender Schnitt" zwischen beiden Hinterkanten erreicht, d.h. die gegenseitige Überlappung erfolgt jeweils nur in einem sehr kleinen Bereich der Gesamtlänge beider Kanten. Diese Maßnahme verhindert in vorteilhafter Weise, daß die Nachlaufströmungen der Hinterkanten der Lüfterflügel in ihrer gesamten Länge auf die Befestigungsstreben auftreffen und dadurch geräuschintensive Druckschwankungen innerhalb des Lüfters verursachen.

d) Bas aerodynamische Profil der Lüfterflügel ist, bezogen auf die Flügellänge, mit sich kontinuierlich verändernder Dicke ausgeführt. Ausgehend von einem über die Gesamtlänge der Flügel gleichbleibenden Profil ist dessen Dicke am Nabenkreis des Lüfterrades um ca, 50 % größer, während sie am Leitring um ca. 50 % kleiner als die mittlere Dicke ausgebildet ist. Diese Ausbildung der Lüfterflügel bringt den Vorteil mit sich, daß im nabennahen Teil infolge der dort relativ niedrigen Urafangsgeschwindigkeit die kontinuierliche Verdickung der Lüfterflügel «insn zunehmend hohen Auftriebsbeiwert bewirkt, während ia spitaennahen Teil der Lüfterflügel deren kontinuierliche Dickenverringerung infolge der dort herrschenden hohen Umfangsgeschwindigkeit zunehmend die Verdrängungswirkung der Lüfterflügel abnehmen läßt.

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Wenn in vorteilhafter Weise sämtliche vorstehend beschriebenen Maßnahmen bei einem Axiallüfter der eingangs beschriebenen Art angewendet werden, ist eine Geräuschverminderung von ca. 10 bis 15 dB(A) gegenüber Axiallüftern herkömmlicher Bauweise erzielbar.

B*i einem entsprechend der Neuerung ausgebildeten Axiallüfter ergibt sich nicht nur der Vorteil einer erheblichen Geräuschverminderung, sondern darüber hinaus ::, auch eine erhebliche Verbesserung seines Wirkungsgrades, so daß ein Antriebsmotor geringerer Leistung eingesetzt werden kann. Dies ist gerade für die Anwendung in Kraftfahrzeugen äußerst wichtig, da einerseits weniger Antriebsenergie benötigt wird, andererseits geringeres Motorgewicht anfällt und schließlich die Baugröße des Aggregates insgesamt verringert werden kann.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Teilansicht des am Luftführungsgehäuse befestigten Axiallüfters,

Figur 2 eine Teilansicht des Axiallüfters von der Einströmseite her gesehen,

Figur 3 die Draufsicht auf das Lüfterrad sowie

Figur 4a und Figur 4b die Draufsicht und die teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Lüfterflügels.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die vorteilhafte Anwendung eines Axiallüfters gemäß der Neuerung als Kühlergebläse bei einem Kraftfahrzeug.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, sind die einzelnen Lüfterflügel 2 des Lüfterrades 1 auf dem Nabenkreis 3 angeordnet, in welchen Einrichtungen zur Befestigung des Lüfterrades 1 au? <U-r Welle des (nicht dargestellten) Antriebsmotors untergebracht sind. Die Spitzen der Lüfterflügel 2 sind fest mit dem Leitring 4 verbunden, so daß das gesamte Lüfterrad 1 als einstückiges Gußteil hergestellt Werden kann.

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In Luftströmungsrichtung gesehen ist hinter dem lüfterrad 1 das Gehäuse angeordnet, welches ebenfalls nabenfömig ausgebildet ist und die Aufnahme für den das lüfterrad 1 antreibenden Elektromotor bildet. Am Gehäuse 5 sind mehrere Befestigungsstreben 6 angeordnet, durch welche das Gehäuse 5 und damit auch das Lüfterrad 1 am Luftführungsgehäuse 7 gehaltert ist. Das Luftführungsgehäuse 7 besitzt eine Einströmungsöffnutjg 10, die nahezu bündig zum Leitring 4 angeordnet ist und etwa den gleichen Innendurchmesser wie der Leitring 4 aufweist.

Aus der Fig. 2 ist die Anordnung der Befestigungsstreben 6 relativ zum Gehäuse 5 und zu den Lüfterflügeln 2 ersichtlich. Im beschriebenen Anwendungsfall sind vorzugsweise drei schmal ausgebildete Befestigungsstreben 6 vorgesehen, die um je 120 versetzt derart am Gehäuse 5 befestigt sind, daß zumindest ihre (in Lüfterumlaufrichtung gesehen) Hinterkanten zu diesem eine Tangente bilden. Der Fig. 2 ist außerdem zu entnehmen, daß die Hinterkanten 9 der Lüfterflügel 2 des in Richtung des Pfeiles 13 rotierenden Lüfterrades 1 in Form einer flachen Kurve verlaufen. Beim Überstreichen der Befestigungestreben 6 durch die Lüfterflügel 2 bleibt somit der zwischen den beiden Hinterkanten 8 und 9 gebildete Winkel ⁰^ im Bereich zwischen 45 und 90 . Die tangentiale Anordnung der Befestigungsstreben 6 relativ zum Gehäuse 5 erlaubt es, die erwünschte kurze Uberdeckungsstrecke zwischen den Befestigungsstreben 6 und den Hinterkanten der Lüfterflügel 2 auch bei einer relativ flach verlaufenden Kurve der Hinterkanten 9 zu erreichen, so daß eine komplizierte Form der Lüfterflügel 2 vermieden wird.

Aus der Fig. 3 ist die Anordnung der Lüfterflügel 2 auf dem Lüfterrad 1 ersichtlich. Die Abstände der einzelnen, im bevorzugten Ausführungebeispiel sieben, Lüfterflügel 2 voneinander sind sämtlich unterschiedlich. Geht man davon aus, daß - wie im aufgezeigten Ausführungsbeispiel - die Vorderkanten der Lüfterflügel 2 genau radial zur Achse des Iüfterrades 1 verlaufen und benutzt diese Vorderkanten als Bezugspunkte für die sich aus den unterschiedlichen Abstanden ergebenden Kreiswinkel, so erhält

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man die folgende Tabelle der Flügelabstände:

Iüfterflügel I bei 0 Kreisumfang der Nabe des Iüfterrades (1)

lüfterflUgel II bei 56,3 Kreisumfang der Nabe des Iüfterrades (1)

Iüfterflügel III bei 102,7° Kreisumfang der Nabe des Lüfterrades O) Lüfterflügel IV bei 163° Kreisumfang der Nabe des Iüfterrades (l) Iüfterflügel V bei 207 Kreisumfang der Nabe des Lüfterrades (1) Iüfterflügel VI bei 262 Kreisumfang der Nabe des Iüfterrades (1) Lüftürflügel VII bei 311 Kreisumfang der Nabe des Lüfterrades (1)

Aus den Fig. 4a und 4b schließlich ist die Profilveränderung der Lüfterflügtil 2 zu erkennen. Wie gestrichelt eingezeichnet (Fig. 4b) ist das aerodynamische Profil des in sich gewölbten Lüfterflügels 2 über dessen gesamte Länge gleichartig ausgebildet. Die Flügeldicke a ist am Fußpunkt 11 der Iüfterflügel 2 entsprechend der vorgegebenen Profilform um etwa 100 % größer als "ie Flügeldicke b an der Spitze 12 der Lüfterflügel 2. Somit entsteht ein= vorzugsweise kontinuierliche Abnahme der Flügeldicke vom Fuß der Iüfterflügel 2 bis zu deren mit dem Leitring 4 verbundenen Spitzen.

Claims

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Schutzansprüche

1. Geräuscharmer Axiallüfter, dessen Lüfterrad einen mit den Lüfterflügeln fest verbundenen Leitring zur Führung der Luftströmung aufweist, und dessen Antriebsmotor in einer mittels Streben am Luftführungsgehäuse befestigbaren, eine zylindrische Nabe bildenden Motoraufnahme angeordnet ist,*ciadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Lüfterflügel (2) des Lufterrades (1) in . dessen Umfangsrichtung gesehen einen unterschiedlichen Abstand zueinander aufweisen und daß die Befestigungsstreben (6) zumindest angenähert tangential zum Außenumfang des die nabenförmige Motoraufnahme bildenden Gehäuses (5) angeordnet sind.

2. Axiallüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (1) insgesamt sieben Lüfterflügel (2) besitzt, die in ungleichmäßigen Winkelabständen zueinander gemäß der nachfolgend aufgeführten Tabelle I auf dem Nabenkreis (3) des Lüfterrades (1) angeordnet sind:

Tabelle I

Lüfterflügel 1 bei 0° Kreisumfang der Nabe des Lüfterrades (i)

Lüfterflügel II zwischen 50° und 60° Kreisumfang der Nabe des Lüfterrades (1)

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Lüfterflüge.l III zwischen 90° und 110° Kreisinnfang der Nabe des Iiifterrades

Lü/terflügel IV zwischen 150 und 170 Kreisunfang der Nabe des Lüfterrades (l)

Lüfterflügel V zwischen 200° und 220° Kreisumfang der Nabe des Lüfterrades (1)

Lüfterflügel VI zwischen 250 und 270 Kreisumfang der Nabe des Iiifterrades (I]

Lüfterflügel VII zwischen 300° und 320° Kreisumfang der Nabe des Lüfterrades Ü)

3. Axiallüfter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterflügel (2) in den in der nachfolgend aufgeführten Tabelle II angegebenen Winkelabständen zueinander auf dem Nabenkreis (3) deL· Iiifterrades

(1) verteilt angeordnet nind:
Tabelle II

Lüfterflügel I bei 0 Kreisumfang der Nabe des Iiifterrades (1) Lüfterflügel II bei 56,3° Kreisumfang der Nabe des Iiifterrades (l) Lüfterflügel III bei 102,7° Kreisumfang der Nabe des Lüfterrades (l) Lüfterflügel IV bei 163 KreiE/iunfang der Nabe des Lüfterrades (l) Lüfterflügel V bei 207 Kreisumfang der Nabe des Iiifterrades (l) Lüfterflügel VI bei 262° Kreisumfang der Nabe des lüfterrades (1) Lüfterflügel VII bei 311° Kreisumfang der Nabe des Lüfterrades (1).

■!. Axiallüfter nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterflügel (2) ein aerodynamisches Profil aufweisen, dessen Dicke bei angenähert gleichbleibender Profilform Km F\ißpunkt (11) der Lüfterflügel (2) um ca. GO % bis 120 % größer ist als am Leitring (4).

5. Axiallüfter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterflügel (2) ein in sich verwundenes aerodynamisches Profil aufweisen, dessen Dicke bei angenähert gleichbleibender- Profilform am Fuß (ll) eines jeden Lüfterflügels (2) bis zu dessan mit dem Leitrihg (4) verbundener Spitze

(12) kontinuierlich abnehmend ausgebildet ist,und daß die Dicke (a) am F\iß (11) um ca. 100 % größer ist als die Dicke (b) an der Spitze (12)

6. Axiallüfter nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des die nabenfb'rmige Motoraufnahne bildenden Gehäuses (5)

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drei Befestigungsstreben (6) angeordnet sind, die jeweils eine Tangente zum Außenumfang des Gehäuses (5) bilden und in Iüftströmungsrichtung gesehen hinter dem Lufterrad (l) angeordnet sind.

7. Axiallüfter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterkanten (9) der Lüfterflügel (2) in einer solchen Kurvenform verlaufen, daß beim Überstreichen der Befestigungsstreben (6) durch die Lüfterflügel (2) der sich zwischen der Hinterkante (9) des jeweiligen Lüfterflügels (2) Und der von ihm überstrichenen Befestigungsstrebe (6) bildende Winkel cL über die gesamte überstrichene Fläche der Befestigungsetrebe (6) hinweg den Bereich zwischen 90° und 45° nicht überschreitet.

8. Axiallüfter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante der einzelnen Lufterflügel (2) radial zürn Nabenkreis (3) des Lüfterrades (1) angeordnet ist.

9. Axiallüfter nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das LuftfUhrungsgehäuse (7) eine Einströmungsöffnung (1O) besitzt, die angenähert bündig zum Leitring (4) angeordnet ist und daß deren Innendurchmesser angenähert demjenigen des Leitringes (4) gleich ist.