EP0132793B1

EP0132793B1 - Transverse fan

Info

Publication number: EP0132793B1
Application number: EP84108520A
Authority: EP
Inventors: Reinhold Hopfensperger
Original assignee: Alcatel SEL AG; Standard Elektrik Lorenz AG; International Standard Electric Corp
Current assignee: Alcatel Lucent NV
Priority date: 1983-07-23
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1987-01-14
Also published as: DE3326651A1; EP0132793A1; JPS6359038B2; JPS6043193A; US4705453A; DE3462062D1; AU3079884A

Description

Die Erfindung betrifft einen als Klein- oder Kteinsttüfter ausgebitdeten Querstromlüfter, bestehend aus einer Lüfterwalze mit parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufelkanten, einem die Lüfterwalze teilweise umfassenden Leitblech, einem ein- oder mehrteiligen Wirbelbildner und die Lüfterwalzenenden ganz oder teilweise umschließenden Seitenteilen.The invention relates to a cross-flow fan designed as a small or small fan, consisting of a fan roller with blade edges running parallel to the axis of rotation, a baffle plate partially encompassing the fan roller, a one-part or multi-part vortex former and side parts enclosing the fan roller ends completely or partially.

Aus der US-A-3,275,224 ist ein Querstromlüfter bekannt, der die im Oberbegriff des Patentanspruchs aufgeführten Bauelemente enthält. Leitblech und Wirbelbildner weisen eine Gestalt auf, die nicht mit der erfindungsgemäßen Lösung identisch ist.A cross-flow fan is known from US-A-3,275,224, which contains the components listed in the preamble of the claim. The guide plate and vortex generator have a shape that is not identical to the solution according to the invention.

Ein bekannter Querstromlüfter, der prinzipiell den gleihen Aufbau besitzt, ist aus der US-A-2,288,355 bekannt.A known cross-flow fan, which in principle has the same structure, is known from US-A-2,288,355.

Als Klein- oder Kleinstlüfter werden solche Querstromlüfter bezeichnet, deren Lüfterwalze einen Durchmesser von beispielsweise 40 mm aufweist.Cross-flow fans whose fan roller has a diameter of, for example, 40 mm are referred to as small or very small fans.

Derartige Querstromlüfter sind als Massenprodukte bekannt und werden in großer Zahl beispielsweise in Haushaltsgeräten, Heizlüftern, Klimageräten, Konvektoren, Kopiergeräten, Projektoren, Einschüben elektrischer und elektronischer Geräte und dgl. verwendet. Der große Anwendungsumfang läßt auch erkennen, daß sich derartige Lüfter in der Praxis bewährt haben.Such cross-flow fans are known as mass products and are used in large numbers, for example, in household appliances, fan heaters, air conditioners, convectors, copiers, projectors, plug-in units for electrical and electronic devices and the like. The wide range of applications also shows that such fans have proven themselves in practice.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Querstromlüfter mit ebener Durchströmung, welche bestimmte Außenabmessungen nicht überschreiten sollen. In der Regel liegen die maximalen Außenabmessungen (Bauhöhe x Bautiefe) beispielsweise bei 60x60 mm. Derartige Querstromlüfter werden wegen der zunehmend kompakten Bauweise der vorstehend aufgeführten Geräte, wie Kopiegeräten, benötigt. Bei diesen Querstromlüftern mit geringen Außenabmessungen, deren Lüfterwalzen auch entsprechend geringe Durchmesser besitzen, ist es schwierig, die dem Lüfterwalzendurchmesser entsprechende Luftleistung zu erzielen. Lüfterwalzen mit einem derart geringen Durchmesser arbeiten naturgemäß bei geringen Re-Zahlen (Reynolds'sche Zahlen), welche einen bestimmten Strömungszustand kennzeichnen.The invention relates in particular to cross-flow fans with a flat flow, which should not exceed certain external dimensions. As a rule, the maximum external dimensions (height x depth) are, for example, 60x60 mm. Such cross-flow fans are required because of the increasingly compact design of the devices listed above, such as copy devices. With these cross-flow fans with small external dimensions, whose fan rollers also have correspondingly small diameters, it is difficult to achieve the air performance corresponding to the fan roller diameter. Fan rollers with such a small diameter naturally work at low Re numbers (Reynolds numbers), which characterize a certain flow state.

Nun wäre es zwar möglich, die Re-Zahlen des Querstromlüfters durch die Erhöhung der Drehzahl, mit welcher die Lüfterwalze angetrieben wird, zu erhöhen. Eine solche Maßnahme hätte jedoch eine erhebliche Erhöhung der Geräuscherzeugung und -abstrahlung zur Folge, so daß eine solche Lösung nicht brauchbar ist.Now it would be possible to increase the re-numbers of the cross-flow fan by increasing the speed at which the fan roller is driven. However, such a measure would result in a considerable increase in noise generation and emission, so that such a solution cannot be used.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen als Klein- oder Kleinstlüfter ausgebildeten Querstromlüfter, insbesondere einen Querstromlüfter mit ebener Durchströmung, zu schaffen, der vorzugsweise im Freistrahlbetrieb oder bei geringer Drosselung einen hohen Volumenstrom liefert und dessen Geräuschentwicklung gleichzeitig sehr gering ist.The invention is therefore based on the object of providing a cross-flow fan designed as a small or very small fan, in particular a cross-flow fan with a flat through-flow, which preferably delivers a high volume flow in free jet operation or with low throttling and at the same time the noise development is very low.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Leitblech, ausgehend vom Punkt der größten Annäherung an die Lüfterwalze, sich sowohl in Richtung zur Ansaugseite als auch zur Ausblasseite stetig von der Lüfterwalze entfernt und am ansaugseitigen Gehäuserand in einem abgebogenen Leitblechende ausläuft, und der Wirbelbildner aus drei Schenkeln besteht, welche in folgender Weise angeordnet sind:

a) der saugseitige Schenkel, der sich vom Punkt seiner größten Annäherung stetig von der Lüfterwalze entfernt, ist derart angeordnet, daß eine gedachte druckseitige, die Lüfterwalzetangierende Verlängerung desselben und die Verbindungslinie zwischen Lüfterwalzenmittelpunkt und Punkt größter Annäherung einen Winkel (y) einschließen,
b) der mittlere Schenkel entfernt sich stetig vom Punkt seiner größten Annäherung an die Lüfierwalze und schließt mit der Tangente durch diesen Punkt einen spitzen Winkel (8) ein,
c) der druckseitige Schenkel verläuft bogenförmig oder mehrfach abknickend zum Gehäuserand und schließt mit der Tangente einen spitzen Winkel (s) ein.

This object is achieved in that the guide plate, starting from the point of greatest proximity to the fan roller, moves away from the fan roller both in the direction of the intake side and the outlet side and runs out in a bent guide plate end on the intake-side housing edge, and the vortex generator expires consists of three legs, which are arranged in the following way:

a) the suction-side leg, which constantly moves away from the point of its greatest approach from the fan roller, is arranged such that an imaginary pressure-side extension of the fan roller tangent to it and the connecting line between the center of the fan roller and the point of greatest proximity form an angle (y),
b) the middle leg moves away from the point of its closest approach to the luffing roller and forms an acute angle (8) with the tangent through this point,
c) the leg on the pressure side runs in an arc or multiple bends to the edge of the housing and encloses an acute angle (s) with the tangent.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 enthalten. Erläuterungen und Ausführungsbeispiele der Erfindung enthält die nachstehende Beschreibung der Figuren 1 bis 10. Es zeigen:

Fig. 1 die Kontur eines Querstromlüfters für ebene (0°-) Durchströmung,
Fig. 2 die Kontur eines Querstromlüfters für rechtwinklige (90°-)Durchströmung
Fig. 3 die Kontur eines bekannten Querstromlüfters für ebene Durchströmung,
Fig. 4 die Kontur des erfindungsgemäßen Querstromlüfters für den Betrieb ohne Rezirkulation,
Fig. 5 die Kontur einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Querstromlüfters für den Betrieb mit Rezirkulation,
Fig. 6 eine andere Ausführungsform des Querstromlüfters gemäß Fig. 5,
Fig. 7 die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Querstromlüfters mit Rezirkulation,
Fig. 8 die Druck-Volumenstrom-Kennlinien von Querstromlüftern gemäß Fig. 3 und 4,
Fig. 9 die Darstellung des bewerteten Schalldruckpegels L(A) in verschiedenen Betriebspunkten bei den Querstromlüftern gemäß Fig. 3 und Fig. 4 und
Fig. 10 die Darstellung des maximalen Terzpegels L max in verschiedenen Betriebspunkten bei den Querstromlüftern gemäß Fig. 3 und Fig. 4.

Further advantageous embodiments of the invention are contained in claims 2 to 9. The following description of FIGS. 1 to 10 contains explanations and exemplary embodiments of the invention.

1 shows the contour of a cross-flow fan for even (0 °) flow,
Fig. 2 shows the contour of a cross-flow fan for right-angled (90 ° -) flow
3 shows the contour of a known cross-flow fan for even flow,
4 shows the contour of the cross-flow fan according to the invention for operation without recirculation,
5 shows the contour of an embodiment of the cross-flow fan according to the invention for operation with recirculation,
6 shows another embodiment of the cross-flow fan according to FIG. 5,
7 shows the design of a cross-flow fan according to the invention with recirculation,
8 shows the pressure-volume flow characteristics of cross-flow fans according to FIGS. 3 and 4,
9 shows the representation of the evaluated sound pressure level L (A) at different operating points for the cross-flow fans according to FIGS. 3 and 4 and
10 shows the representation of the maximum third octave level L max at various operating points in the case of the cross-flow fans according to FIGS. 3 and 4.

Die Figuren 1 und 2 verdeutlichen den Unterschied zwischen einem Querstromlüfter mit ebener (0°-)Durchstromung (Fig. 1) und einem solchen mit rechtwinkliger (90°-) Durchströmung. Bei einem Querstromlüfter mit ebener Durchströmung liegen Ansaugrichtung 7 und Ausblasrichtung 8 auf einer Geraden. Demgegenüber liegen bei einem Querstromlüfter mit rechtwinkliger (90°-)Durchströmung Ansaugrichtung 7 und Ausblasrichtung 8 etwa im rechten Winkel zueinander. Von einer gemischten Durchströmung könnte man sprechen, wenn Ansaug- und Ausblasrichtung etwa in einem Winkel von 45° zueinander liegen.Figures 1 and 2 illustrate the difference between a cross-flow fan with a flat (0 ° -) flow (Fig. 1) and one with a right-angled (90 ° -) flow. In the case of a cross-flow fan with a flat flow, suction direction 7 and Blow-out direction 8 on a straight line. In contrast, in the case of a cross-flow fan with a right-angled (90 °) flow, the suction direction 7 and blow-out direction 8 are approximately at right angles to one another. One could speak of a mixed flow if the suction and discharge directions are approximately at an angle of 45 ° to each other.

Generell gilt, daß es bei den erwähnten geringen Außenabmessungen des Querstromlüfters und dem kleinen Lüfterwalzendurchmesser, welcher kleine Re-Zahlen zur Folge hat, bei vertretbarer Geräuschabstrahlung sehr schwierig ist, mit einem Querstromlüfter mit ebener Durchstromung ein Druckmaximum zu erzeugen, welches mit dem eines Querstromlüfters mit 90°-Durchströmung qualitativ vergleichbar ist. Beim Querstromlüfter mit 0°-Durchströmung hat das seine Ursache in dem sehr qeringen Druckraum, in dem die Umwandlung der kinetischen Strömungsenergie in Druckenergie stattfindet.In general, given the small external dimensions of the cross-flow fan and the small fan roller diameter, which results in small re-numbers, it is very difficult to produce a pressure maximum with a cross-flow fan with even flow, which can be justified with justifiable noise emission 90 ° flow is qualitatively comparable. In the case of cross-flow fans with a 0 ° flow, this is due to the very low pressure space in which the kinetic flow energy is converted into pressure energy.

Fig. 3 zeigt die Konfiguration eines bekannten Querstromlüfters der anmeldungsgemäßen Kategorie, wie er von der Firma Toshiba vertrieben wird. Dieser bekannte Querstromlüfter besitzt Außenabmessungen von etwa 60x65 mm, wie dies an dem Seitenteil 9 zu erkennen ist. Bei dem bekannten Querstromlüfter verläuft das Leitblech 1 saugseitig nahezu in gleichbleibendem Abstand zur Lüfterwalze 3, während der druckseitige Teil des Leitbleches 1 als Gerade ausläuft. Der Wirbelbildner 5 ist beim bekannten Querstromlüfter praktisch zweiteilig ausgebildet, wobei ein Teil als Gerade im nahezu gleichbleibenden Abstand zum Lüfterwalzenumfang ausgebildet ist und das andere Teil als Gerade zum Gehäuserand verläuft.3 shows the configuration of a known cross-flow fan of the category according to the application, as it is sold by Toshiba. This known cross-flow fan has external dimensions of approximately 60x65 mm, as can be seen on the side part 9. In the known cross-flow fan, the guide plate 1 runs on the suction side almost at a constant distance from the fan roller 3, while the pressure-side part of the guide plate 1 ends as a straight line. The vortex generator 5 is practically formed in two parts in the known cross-flow fan, one part being designed as a straight line at an almost constant distance from the fan roller circumference and the other part running as a straight line to the edge of the housing.

Fig. 4 zeigt im Vergleich dazu die Konfiguration des erfindungsgemäßen Querstromlüfters, dessen Außenabmessungen etwas geringer als die des bekannten Querstromlüfters sind, und etwa 60x60 mm betragen. Das Leitblech 1 ist schalenartig ausgebildet und weist bei 2 den Punkt der größten Annäherung an die Lüfterwalzenoberfläche auf. Das saugseitige Ende des Leitbleches ist in der Weise abgebogen, daß sich das Leitblech pro Längeneinheit sehr viel stärker von der Lüfterwalzenoberfläche entfernt als auf seiner übrigen Länge; die Tangente an das abgebogene Leitblechende und eine Gerade durch den Lüfterwalzenmittelpunkt schließen einen spitzen Winkel w zwischen -50° und +70° ein.In comparison, FIG. 4 shows the configuration of the cross-flow fan according to the invention, the external dimensions of which are somewhat smaller than that of the known cross-flow fan, and are approximately 60 × 60 mm. The baffle 1 is formed like a shell and has the point of greatest proximity to the fan roller surface at 2. The suction end of the baffle is bent in such a way that the baffle per unit length is much more distant from the surface of the fan roller than on its remaining length; the tangent to the bent baffle end and a straight line through the center of the fan roller enclose an acute angle w between -50 ° and + 70 °.

Der Wirbelbildner 5 besteht aus drei Schenkeln 10, 11 und 12, wobei die freien Enden der Schenkel 10 und 12 bei dem aus Fig. 4 ersichtlichen Ausführungsbeispiel bis zu den Kanten der Seitenteile 9 reichen. Der Schenkel 10 ist eine Gerade, welche am Punkt 4 der größten Annäherung des Wirbelbildners 5 an die Lüfterwalzenoberfläche in den Schenkel 11 übergeht. Die gedachte Verlängerung des Schenkels 10 schließt mit der Geraden zwischen dem Lüfterwalzenmittelpunkt und Punkt 4 den Winkel y zwischen 20° und 100° ein. Der Schenkel 11 ist ebenfalls eine Gerade. Diese Gerade schließt mit der Tangente im Punkt 4 an die Lüfterwalzenoberflächen den Winkel ö zwischen 0° und 30° ein. Der Wirbelbildner 5 knickt am Übergang zwischen Schenkel 11 und Schenkel 12 nach oben ab und verläuft entweder bogenförmig oder mehrfach abknickend auf den druckseitigen Gehäuserand zu. Die Tangente an den Schenkel 12 im Bereich des Übergangs von Schenkel 11 zu Schenkel 12 schließt mit der Tangente durch Punkt 4 den Winkel s ein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind in etwa folgende Dimensionen vorhanden: Der Schenkel 10 besitzt eine Länge von etwa 0,35 x Lüfterwalzendurchmesser d. Die Länge von Schenkel 11 beträgt etwa 0,25 x d und die Länge von Schenkel 12 etwa 0,3 x d. Der Abstand zwischen Wirbelbildner 5 und Lüfterwalze im Punkt 4 beträgt etwa 0,06 d.The vortex generator 5 consists of three legs 10, 11 and 12, the free ends of the legs 10 and 12 in the embodiment shown in FIG. 4 extending to the edges of the side parts 9. The leg 10 is a straight line which merges into the leg 11 at the point 4 of the greatest approach of the vortex generator 5 to the fan roller surface. The imaginary extension of the leg 10 includes the angle y between 20 ° and 100 ° with the straight line between the center of the fan roller and point 4. The leg 11 is also a straight line. This straight line includes the angle δ between 0 ° and 30 ° with the tangent in point 4 to the fan roller surfaces. The vortex generator 5 bends upward at the transition between leg 11 and leg 12 and runs either in an arc shape or multiple bends towards the pressure-side housing edge. The tangent to the leg 12 in the region of the transition from leg 11 to leg 12 includes the angle s with the tangent through point 4. In the exemplary embodiment shown, the following dimensions are present approximately: The leg 10 has a length of approximately 0.35 × fan roller diameter d. The length of leg 11 is approximately 0.25 x d and the length of leg 12 is approximately 0.3 x d. The distance between vortex generator 5 and fan roller at point 4 is approximately 0.06 d.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Querstromlüfter, der ohne Rezirkulation arbeitet. Der neue Querstromlüfter kann aber auch derart ausgebildet sein, daß er einen Betrieb mit Rezirkulation gestattet. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 5 gezeigt. Die Konfiguration des Querstromlüfters gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von dem Querstromlüfter gemäß Fig. 4 dadurch, daß der Schenkel 11 nicht mehr als Gerade, sondern als Ausbuchtung oder Wölbung 13 geformt ist.The exemplary embodiment shown in FIG. 4 is a cross-flow fan that works without recirculation. The new cross-flow fan can also be designed such that it allows operation with recirculation. Such an embodiment is shown in FIG. 5. The configuration of the cross-flow fan according to FIG. 5 differs from the cross-flow fan according to FIG. 4 in that the leg 11 is no longer shaped as a straight line, but rather as a bulge or curvature 13.

Eine andere Ausführungsform für einen Querstromlüfter mit Rezirkulation ist in Fig. 6 verdeutlicht. Bei dieser ist die Gestalt des Schenkels 11 gegenüber dem Querstromlüfter gemäß Fig. 4 unverändert. Jedoch sind die Schenkel 10 und 12 mit öffnungen 14 versehen, welche - wie durch die Pfeile angedeutet - eine teilweise Rückströmung von der Druck- zur Saugseite gestatten.Another embodiment for a cross-flow fan with recirculation is illustrated in FIG. 6. In this, the shape of the leg 11 is unchanged from the cross-flow fan shown in FIG. 4. However, the legs 10 and 12 are provided with openings 14 which - as indicated by the arrows - allow partial backflow from the pressure side to the suction side.

Eine weitere Ausführungsform für einen Querstromlüfter mit Rezirkulation ist in Fig. 7 gezeigt. Diese Lösung besteht in der endseitigen Verkürzung des Wirbelbildners 5, d.h. dessen Schenkel 10 und 12, so daß auch auf diese Weise - wie ebenfalls durch Pfeile angedeutet - eine teilweise Rückströmung von der Druck- zur Saugseite entstehen kann. Alle die in den Figuren 5 bis 7 erläuterten Maßnahmen sollen sich über die gesamte Länge des Wirbelbildners erstrecken.Another embodiment for a cross-flow fan with recirculation is shown in FIG. 7. This solution consists in shortening the end of the vortex generator 5, i.e. its legs 10 and 12, so that a partial backflow from the pressure side to the suction side can also occur in this way - as also indicated by arrows. All of the measures explained in FIGS. 5 to 7 are intended to extend over the entire length of the vortex generator.

Fig. 8 zeigt anhand der Druck-Volumenstrom-Kennlinien den Vergleich zwischen dem bekannten Querstromlüfter gemäß Fig. 3 (Kennlinie 15) und dem neuen Querstromlüfter gemäß Fig. 4 (Kennlinie 16). Aus diesem Vergleich wird deutlich, daß der neue Querstromlüfter - obwohl er noch geringere Außenabmessungen als der bekannte Querstromlüfter aufweist - insbesondere im Freistrahlbereich und bei geringer bis mittlerer Drosselung, ein höheres Fördervolumen aufweist.8 shows the comparison between the known cross-flow fan according to FIG. 3 (characteristic curve 15) and the new cross-flow fan according to FIG. 4 (characteristic curve 16) on the basis of the pressure-volume flow characteristic curves. From this comparison it is clear that the new cross-flow fan - although it has even smaller external dimensions than the known cross-flow fan - has a higher delivery volume, especially in the free jet range and with low to medium throttling.

Besonders deutlich ist jedoch die Verbesserung des Geräuschverhaltens beim neuen gegenüber dem bekannten Querstromlüfter, wie dies die Darstellungen in Fig. und Fig. 10 verdeutlichen. In diesen Figuren sind ebenso wie in Fig. 8 die Schalldruck-Pegelwerte des bekannten Querstromlüfters strichliert und die des erfindungsgemäßen Querstromlüfters ausgezogen miteinander verbunden gezeichnet.

However, that is particularly clear Improvement of the noise behavior in the new compared to the known cross-flow fan, as the illustrations in Fig. And Fig. 10 illustrate. In these figures, just as in FIG. 8, the sound pressure level values of the known cross-flow fan are shown in broken lines and those of the cross-flow fan according to the invention are drawn in solid lines and connected to one another.

Claims

1. A tangential blower designed as a small or miniature blower and comprising a rotor with blade edges extending parallel to the axis of rotation, a baffle plate partly enclosing the rotor, a one- or multi-part vortex former and side parts completely or partly enclosing the rotor ends, characterized in that the baffle plate (1), starting out from the point of greatest approximation to the rotor, in the direction towards the inlet side as well as towards the outlet side, continuously moves away from the rotor (3) and, on the inlet- side rim of the housing, ends up in a bent-off baffle-plate end, and that the vortex former (5) consists of three legs (10, 11, 12) which are disposed as follows:

a) the inlet- or suction-side leg (10), which, from the point of its greatest approximation (2) to the rotor (3),continuously moves away therefrom, is disposed in such a way that an imaginary pressure-side extension thereof which is tangent to the rotor (3) and the connecting line between the centre point of the rotor and the point of greatest approximation (4) form an angle (y),

b) the central leg (11) moves away from the point of its greatest approximation (4) to the rotor (3) and, together with the tangent line passing through this point, forms an acute angle (8),

c) the pressure-side leg (12) extends in a curved or repeatedly kinked course to the edge of the housing and, together with the tangent line, forms an angle (s).

2. A tangential blower as claimed in Claim 1, characterized in that the tangent line to the bent-off end of the baffle plate and a straight line passing through the centre point of the rotor form an acute angle (a).

3. A tangential blower as claimed in Claims 1 and 2, characterized in that the central leg (11) of the vortex former (5) is provided with a bay or arching (13).

4. A tangential blower as claimed in Claim 1 and at least one of Claims 2 and 3, characterized in that both said suction-side and said pressure-side legs (10, 12) of said vortex former (5) are provided with recesses.

5. A tangential blower as claimed in Claim 1 and at least one of Claims 2 to 4, characterized in that both said suction-side and said pressure-side legs (10, 12) of said vortex former (5) end before the edge of said side part (9).

6. A tangential blower as claimed in Claim 1 and at least one of Claims 2 to 5, characterized in that said angle a is between -50° and +70°.

7. A tangential blower as claimed in Claim 1 and at least one of Claims 2 to 6, characterized in that said angle y is between 20° and 100°.

8. A tangential blower as claimed in Claim 1 and at least one of Claims 2 to 7, characterized in that said angle 8 is between 0° and 30°.

9. A tangential blower as claimed in Claim 1 and at least one of Claims 2 to 8, characterized in that said angle _E is between 20° and 120°.