CN106438478B - 尤其用于机动车空调设备的离心式鼓风机单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其用于机动车空调设备的离心式鼓风机单元，所述离心式鼓风机单元具有螺旋壳体(1)中的风扇叶轮(8)，其中螺旋壳体(1)以对应于风扇叶轮(8)的形状的方式具有钟形口区域(3)和轴向的抽吸开口(2)，其特征在于，在螺旋壳体(1)的钟形口区域(3)处径向向内设置有挡板(4)，所述挡板的对抽吸开口(2)限界的挡板端部区域(5)具有至少一个尖锐的棱边。

Description

尤其用于机动车空调设备的离心式鼓风机单元
技术领域
本发明涉及一种离心式鼓风机单元。离心式鼓风机单元尤其在机动车空调设备中用作为风扇或鼓风机，以便产生需要对机动车内部空间进行空气调节所需要的空气流，所述空气流在空调设备中在温度和湿度方面进行处理并且吹入到机动车内部空间中。
背景技术
这种类型的离心式鼓风机单元具有轴向的抽吸区域，经由所述抽吸区域将空气抽入到鼓风机的螺旋壳体中。在鼓风机中空气通过旋转的风扇叶轮加速并且最后沿切线方向从螺旋壳体中吹出。
在现有技术中已知如下问题：鼓风机产生高的噪声排放，并且持续寻求：正是在机动车中以尽可能小的工程耗费降低噪声排放。噪声降低在舒适性和安全性方面是重要的，因为外部的和内部的声学报警信号必须为驾驶员所察觉。
从KR10-2006-0117012 A中已知一种用于离心式鼓风机单元的螺旋壳体，其中壳体尤其在轴向方向上模制在抽吸开口上，以便降低鼓风机单元的流动噪声。借助于挡板或壳体边缘成形部本身，边缘朝抽吸区域相对于沿轴向方向的风扇叶轮倾斜地构成。所形成的环形隆起部降低噪声排放。
在JPU 1981-171699中选择解决鼓风机单元的高流动噪声问题的另一方案。在此，离心式鼓风机单元的螺旋壳体直接构成在具有径向的挡板的风扇叶轮之上，与前述设计方案不同地，所述挡板不沿流动方向倾斜地、而是相对于风扇轴线成直角地设置。
US 6,299,409 B1涉及设计上的另一方案，该方案提出，在离心式鼓风机单元的螺旋壳体的上侧设有钟形口区域。钟形口区域是螺旋壳体的一部分并且对流动入流区域限界。此外，钟形口区域在内侧上对应于风扇叶轮的形状并且通过抑制侧流优化空气的流动过程。通过该途径已经 实现：通过借助于钟形口区域构成侧流已经显著地降低环境噪声。
发明内容
根据现有技术的问题解决方案已经实现有关流动特性和与其关联的噪声形成的改善的若干方面，然而，尚未能发现该问题的真正令人满意的解决方案。
本发明的目的因此在于：构成一种尤其用于机动车空调设备的离心式鼓风机单元，所述离心式鼓风机单元通过降低流动噪声来实现全面的改进。
本发明的目的通过根据本发明的一种离心式鼓风机单元来实现。在下文中说明改进形式。
本发明的目的尤其通过如下离心式鼓风机单元来实现，所述离心式鼓风机单元优选用于机动车空调设备，并且所述离心式鼓风机单元在具有切向空气出口的螺旋壳体中具有用于轴向抽吸的风扇叶轮。螺旋壳体对应于风扇叶轮的形状，使得螺旋壳体中的钟形口区域围绕螺旋壳体的轴向的抽吸开口设置。根据本发明，螺旋壳体的钟形口区域径向向内具有挡板，所述挡板的对抽吸开口限界的挡板端部区域具有至少一个尖锐的棱边，所述尖锐的棱边在空气通过方向上作为最后的棱边设置在挡板端部区域中。
尤其优选地，挡板端部区域在挡板的在空气通过方向上的整个厚度上倾斜地构成。
优选地，挡板在挡板端部区域中以相对空气通过方向倾斜45°的方式构成。
此外示出：本发明的一个有利的设计方案在于：挡板在挡板端部区域中构成有尖锐的尖部中，所述尖锐的尖部具有0.1mm至0.5mm的尖部半径。
替选地，对抽吸开口限界的挡板端部区域平行于风扇叶轮轴线构成有两个直角。
又替选的是，对抽吸开口限界的挡板端部区域沿空气通过方向在挡 板的厚度的一部分上倾斜于空气叶轮轴线构成，并且在挡板的厚度的一部分上平行于空气叶轮轴线构成。
本发明的另一替选的设计方案在于：对抽吸开口限界的挡板端部区域在空气通过方向上在挡板的厚度的一部分上倒圆地构成，并且在挡板的厚度的一部分上平行于空气叶轮轴线构成。
替选地，对抽吸开口限界的挡板端部区域在空气通过方向上在挡板的整个厚度上倒圆地构成。
证实为挡板的有利的设计方案的是：挡板完全地遮盖风扇叶轮的风扇叶轮叶片，进而空气进入部不在轴向上碰到风扇叶轮叶片。
当抽吸开口相对于风扇叶轮直径的比例是1比1.4，实现本发明的一个优选的设计方案。
根据本发明的一个改进形式，挡板在径向方向上具有7.5mm的长度。
挡板优选具有2mm的厚度。
根据本发明的一个有利的设计方案，挡板构成为平坦的扁平的圆环，所述圆环的内直径对圆形的抽吸开口限界。
优选地，挡板的圆形的抽吸开口具有90mm和110mm之间的内直径。
本发明在结构上非常有利的是：挡板在外直径处以直角在轴向方向上过渡到钟形口区域中。
优选地，现在本发明的设计总结为：尤其将离心式鼓风机单元的螺旋壳体的钟形口区域与径向向内延伸的挡板相结合，能够发现根据本发明的目的的解决方案，其中所述径向向内延伸的挡板具有倾斜的挡板端部区域。结构通过如下方式补充：挡板端部区域在挡板的整个厚度上倾斜地构成。随挡板产生抽吸开口的收缩，并且由此，各个共同作用的措施能够实现噪声形成的明显改善。螺旋壳体处的钟形口区域用于构成抽吸开口的设计方案和挡板的设置都没有彼此隔离地产生令人满意的结 果。钟形口区域和挡板的使用以及其在挡板端部区域上的具体的设计方案的不同的解决方案的结合产生根据本发明的期望的成果。
根据所描述的有利的效果，在问题解决方案中，抽吸开口内直径的减小以及挡板在风扇叶轮和空气入口之间的位置是重要的。根据现有技术，风扇叶轮和空气入口之间的位置通过风扇叶轮叶片的中央的入流来限定。然而，本发明的有利的设计方案在于：挡板完全地遮盖风扇叶轮叶片。
因此，能够实现：降低总噪声水平进而能够改善噪声情况。所产生的噪声的改善引起在机动车中的噪声衰减措施中能节约结构空间和成本的巨大节约潜力。车辆内部空间中的噪声水平得到降低，并且通过干扰性噪声引起的对乘客的干扰被最小化。
附图说明
本发明的其他的细节、特征和优点从实施例参考相关附图的下面的描述中得出。其示出：
图1示出离心式鼓风机单元的螺旋壳体的立体图，
图2示出螺旋壳体在抽吸开口的区域中的剖面图，
图3示出风扇叶轮结合挡板和钟形口区域的立体图，
图4示出空气抽吸开口的或螺旋壳体的直接的区域的视图，和
图5a、b、c、d、e：示出挡板的挡板端部区域的变型形式，
图6示出也称作为挡板直径的挡板开口D关于空气流量L的图表，和
图7示出根据图5a、b、c、d和e中的视图的横坐标上的所选择的挡板形状和空气流量L的关联的图表。
具体实施方式
在图1示出离心式鼓风机单元的螺旋壳体1的立体图，所述螺旋壳体用在机动车空调设备中。离心式鼓风机单元的抽吸开口2构成为是圆形的。抽吸的空气穿过抽吸开口2轴向地进入到螺旋壳体1中，由在该视图中未示出的风扇叶轮加速并且在螺旋的端部处沿切向方向离开螺旋壳体1。
在图2中示出螺旋壳体1在抽吸开口2的区域中的剖面图。风扇叶 轮轴线6表明未示出的风扇叶轮的位置。在轴向方向上，在抽吸开口2处通过箭头表明空气通过方向7。螺旋壳体1在抽吸开口2的区域中通过钟形口区域3来表明，所述钟形口区域在径向方向上特点在于挡板4和设在挡板4的端部处的、倾斜构成的挡板端部区域5。
在图3中示出与风扇叶轮8有效连接的螺旋壳体1的剖面和立体图。在此能够良好识别风扇叶轮8与钟形口区域3的共同作用。钟形口区域3在其内端部处沿径向方向经由挡板4扩展，由此实现抽吸开口的收缩。在挡板端部区域5中，挡板4在挡板4的整个厚度范围上倾斜地构成。挡板端部区域5中的倾斜部引起噪声排放的明显降低。
图4示出螺旋壳体1在抽吸开口2的相邻区域中的设计方案的放大的细节图。螺旋壳体1朝抽吸开口通过钟形口区域3与沿径向方向连接的挡板4形成，所述挡板具有挡板端部区域5，所述挡板端部区域具有在挡板4的整个厚度上的倾斜部。钟形口区域4构成为是半圆形的并且在所示出的实施例中具有5.5mm的半径。抽吸区域2具有105mm的直径。风扇叶轮具有150mm的最大直径，并且在螺旋壳体1内的边界限制为152mm。
在图5a、b、c、d和e中示出挡板4的挡板端部区域5在其沿空气通过方向的设计的变型形式。在图5a中示出的变型形式着手于图2、3和4构成的挡板端部区域5的结构。挡板端部区域5在空气通过方向7上在挡板4的整个厚度上倾斜地构成，并且挡板端部区域5中的最后的棱边成形为尖锐的棱边。所示出的尤其优选的变型形式以45°的角度倾斜并且具有为0.1至0.5mm的尖锐的棱边的尖部半径，其中挡板4整体上具有两毫米的厚度。
挡板端部区域5的实施方式的图5b中示出的替选的变型形式的特征在于两个直角和同轴圆柱形的侧表面，其中挡板端部区域5的面平行于风扇叶轮轴线定向。风扇叶轮轴线在此具有与空气通过方向7相同的位置并且挡板4具有两毫米的厚度。
在图5c中示出如下设计方案，其中挡板端部区域5在空气通过方向上在挡板4的厚度的一部分上倾斜并且在挡板4的厚度的一部分上平行于风扇叶轮轴线构成。挡板4的厚度在此总共为4毫米，其中两毫米厚 度倾斜并且两毫米挡板平行于风扇叶轮轴线构成。
图5d示出挡板4的设计方案，其中挡板端部区域5在空气通过方向7上在挡板4的整个厚度上倒圆地构成。挡板具有两毫米的厚度并且倒圆部的半径同样为两毫米，使得在横截面中形成四分之一圆。
图5e示出倒圆的和平行的挡板端部区域5的组合。挡板4的厚度在此为四毫米，其中两毫米厚度以2毫米的半径倒圆地构成，并且两毫米平行于风扇叶轮轴线构成。
在下面的表格中，示出用离心式鼓风机单元试验的结果。在此，记录十七个试验，所述试验以不同参数执行。
在编号1和编号2的前两个试验中，离心式鼓风机单元在没有挡板的情况下在根据第3列为120mm的挡板开口和根据第4列为159升每秒的空气流量作为基准试验的情况下工作。电流消耗确定为24.5A和24.1A。在此出现的噪声形成感觉为不令人满意的。
在编号3至编号7的试验中，使用由纸板构成的挡板，其中挡板开口从90mm变化至120mm。相应的空气流量和电流强度记在第4列和第5列中。90mm和100mm的挡板开口是令人满意的并且110mm的挡板开始是还可以接受的。编号3至编号7的试验用于确定最佳的挡板直径，所述挡板直径确定在90mm和110mm之间的范围中。
编号8至编号11的试验借助具有105mm和110mm的挡板开口的根据SLS(选择性激光烧结)方法制造的挡板来进行，并且用作为随后借助由铝制成的挡板执行的试验的预试验。在编号8和编号11的试验中噪声形成是令人满意的并且编号9和编号10视作为位于极限范围中。
最后，编号12至编号16的试验借助由铝制成的挡板执行，其中在预试验的结构中挡板开口分别为105mm。现在借助该试验组研究挡板端部区域的轮廓。
编号12的试验中的挡板对应于图5d中示出的挡板。噪声形成是不令人满意的。
编号13的试验中的挡板对应于图5e中示出的挡板。噪声形成是不 令人满意的。
编号14的试验中的挡板对应于图5b中示出的挡板。噪声形成是令人满意的。
编号15的试验中的挡板对应于图5a中示出的挡板。噪声形成是令人满意的。
编号16的试验中的挡板对应于图5c中示出的挡板。噪声形成是不令人满意的。
借助根据SLS方法、即选择性激光烧结的方法制造的挡板执行编号17的试验，所述挡板具有沿壳体方向连接的隆起部和倾斜部，并且噪声形成的结果视作为处于临界范围中。作为用于挡板的材料考虑聚酰胺或其他的塑料、塑料覆层的型砂、金属粉末或陶瓷粉末。
在图6中关于空气流量示出也称作为挡板直径的挡板开口D作为图表，其中空气流量单位是每秒空气升数(l/s)，挡板开口D单位是毫米(mm)。该图表示出挡板直径对空气流量的影响。可接受的噪声形成处于90mm和105mm挡板直径之间的数值中。
图7示出根据图5a、b、c、d和e中的视图的横坐标上的所选择的挡板形状和空气流量L的关联的图表。根据图5a和5b的铝挡板示出噪声形成中的最佳的表现，其中根据图5a的挡板示出最佳的空气流量。
附图标记列表
1 螺旋壳体
2 抽吸开口、抽吸区域
3 钟形口区域
4 挡板
5 挡板端部区域
6 风扇叶轮轴线
7 空气通过方向
8 风扇叶轮。

Claims (11)

1.一种离心式鼓风机单元，所述离心式鼓风机单元具有螺旋壳体(1)中的风扇叶轮(8)，其中所述螺旋壳体(1)以对应于所述风扇叶轮(8)的形状的方式具有钟形口区域(3)和轴向的抽吸开口(2)，
其特征在于，在所述螺旋壳体(1)的钟形口区域(3)处径向向内且相对于风扇叶轮轴线(6)成直角地设置有平坦的挡板(4)，其中对所述抽吸开口(2)限界的挡板端部区域(5)具有至少一个尖锐的棱边，所述尖锐的棱边在空气通过方向(7)上作为最后的棱边设置在所述挡板端部区域(5)中，其中对所述抽吸开口(2)限界的所述挡板端部区域(5)在所述挡板(4)的沿空气通过方向(7)的整个厚度上相对空气通过方向(7)倾斜地构成，其中所述挡板(4)在所述挡板端部区域(5)中倾斜地构成，并且其中所述挡板(4)布置在所述风扇叶轮(8)上方。
2.根据权利要求1所述的离心式鼓风机单元，其特征在于，所述挡板(4)在所述挡板端部区域(5)中构成有尖锐的尖部，所述尖锐的尖部具有0.1mm至0.5mm的尖部半径。
3.根据权利要求1所述的离心式鼓风机单元，其特征在于，对所述抽吸开口(2)限界的所述挡板端部区域(5)在空气通过方向(7)上在所述挡板(4)的整个厚度上倒圆地构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的离心式鼓风机单元，其特征在于，所述挡板(4)完全地遮盖所述风扇叶轮(8)的风扇叶轮叶片。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的离心式鼓风机单元，其特征在于，所述抽吸开口(2)相对于风扇叶轮直径的比例是1比1.4。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的离心式鼓风机单元，其特征在于，所述挡板(4)在关于所述风扇叶轮轴线(6)的径向方向上具有7.5mm的长度。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的离心式鼓风机单元，其特征在于，所述挡板(4)具有2mm的厚度。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的离心式鼓风机单元，其特征在于，所述挡板(4)构成为圆环，并且所述挡板(4)的内直径对圆形的所述抽吸开口(2)限界。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的离心式鼓风机单元，其特征在于，圆形的所述抽吸开口(2)具有在90mm和110mm之间的内直径。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的离心式鼓风机单元，其特征在于，所述挡板(4)在外直径处以直角过渡到所述钟形口区域(3)中。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的离心式鼓风机单元，其特征在于，所述离心式鼓风机单元用于机动车空调设备。
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