DE10123275A1 - Leitblech für strömende Gase - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Leitblech (6) für strömende Gase; um turbulente Anteile zu reduzieren, wird vorgeschlagen, dass das Leitblech perforiert ist; vorzugswiese überschreitet der Durchmesser der die Perforation bildenden Bohrungen nicht das Doppelte der Grenzschichtdicke der Strömung in der Bohrung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Leitbleche für strömende Gase, wie sie bei­ spielsweise in Gebläsen eingesetzt werden.

Bei einer laminaren Strömung oder Schichtströmung bewegen sich die Gasteilchen in Strömungsrichtung auf einer Stromlinie, ohne sich untereinan­ der zu vermischen. Im Falle eines laminar durchströmten Rohres verläuft die Stromlinie parallel zur Rohrachse. Im Wandbereich sind jedoch Störungen der laminaren Strömung durch Turbulenzen unvermeidbar. Bei einer turbulenten, wirbelbehafteten Strömung treten neben der Transportbewegung in Rohrrich­ tung noch Querbewegungen auf, die zu einer ständigen Vermischung der Strömungsteilchen führen und somit auch einen größeren Strömungswider­ stand zur Folge haben. Im Falle des durchströmten Rohres hängt der Strö­ mungswiderstand bei turbulenten Strömungen auch von der Wandrauhigkeit ab.

Die von einem Lüftergebläse erzeugten Strömungen sind grundsätzlich turbu­ lent, da die lokalen Druckverhältnisse ständig zwischen hoch (vor einer Schaufel) und niedrig (hinter einer Schaufel) fluktuieren. Sowohl bei Axial- als auch bei Radial- und Tangentialgebläsen werden zudem Luftteilchen von den Gebläseschaufeln in deren Bewegungsrichtung mitgerissen, so dass im gesamten Luftstrom keineswegs nur parallele Geschwindigkeitskomponenten auftreten. Die im Schaufelbereich erzeugten Druckfluktuationen sind als Ge­ räuschpegel hörbar und können bei unsachgemäßer Auslegung des Gebläses oder starker Verschachtelung zu störendem Lärm führen. Die gemäss Stand der Technik eingesetzten Leitbleche geben den Lärm ungemindert weiter.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leitblech für strömende Gase so zu gestalten, dass es in der Lage ist, turbulente Anteile in strömenden Gasen zu dämpfen bzw. zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Leitblech per­ foriert ist.

Bei der Verwendung perforierter Leitbleche sind Anteile der Gasströmung, die aufgrund turbulenter Strömungskomponenten seitlich gerichtet sind, in der Lage, das strömende Volumen durch die Perforationen zu verlassen. Beim Durchgang durch die Perforation wird die Querströmung bereits bedämpft. Für die Druckschwankungen im Strömungsbereich wirkt die Perforation wie ein dynamischer, bedämpfter Puffer: Bei Überdruck treten Gasteilchen in den Außenbereich ein, um bei Unterdruck in das Strömungsvolumen zurückzukeh­ ren und sich dem Strom anzuschließen. Die ursprünglich quer zur Strömung gerichtete Geschwindigkeitskomponente geht dabei durch die Querbedämp­ fung weitgehend verloren und die resultierende Strömung enthält deutlich we­ niger turbulente Anteile. Die Strömung wird homogener. Die Perforation hat insgesamt eine laminisierende Wirkung, die eine Reduzierung nicht nur des Lärmpegels sondern auch der zur Aufrechterhaltung der Strömung notwendi­ gen Leistung zur Folge hat.

Die Perforation muss zweckmäßig derart gestaltet werden, dass sie selbst im wesentlichen keine Turbulenzen bewirkt. Als vorteilhaft hat sich bei strömen­ der Luft eine Mikroperforation erwiesen, bei der die Durchmesser der Boh­ rungen 0,5 bis 1 mm, zweckmäßig 0,75 mm, nicht überschreiten. Der Auslo­ chungsgrad soll 2%, zweckmäßig 1%, nicht überschreiten. Dieses wird er­ reicht, wenn das Leitblech mit Bohrungen mit den angegebenen Durchmessern und mit einem Rastermaß von 10 bis 20 mm, vorzugsweise 16 mm, ausgerüs­ tet wird. Bei Abmessungen dieser Größenordnung treten leckbedingte negati­ ve Beeinflussungen der Gesamtströmung nicht auf. Die vorstehenden Angaben beziehen sich auf Leitbleche bis ca. 1 mm Dicke. Mit zunehmender Wandstär­ ke kann der Durchmesser der Bohrungen größer gewählt werden. Generell sollte der Durchmesser der die Perforation bildenden Bohrungen das Doppelte der Grenzschichtdicke der Strömung in der Bohrung nicht überschreiten.

Im Rahmen der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn sich auf der der Gasströ­ mung abgewandten Seite des erfindungsgemäßen Leitblechs eine weitere Wandung erstreckt und wenn der Abstand dieser Wandung vom Leitblech variiert. Bei dieser Lösung verlassen turbulente Strömungskomponenten in Wandrichtung das unmittelbare Stromvolumen und treten in den Außenbereich zwischen mikroperforiertem Leitblech und weiterer Wandung ein. Dadurch, dass der Abstand zwischen diesen Bauteilen variiert, wird die erwünschte Wirkung (Lärm- und Energie-Reduzierung) breitbandig. Querfluktuationen können abhängig von Geschwindigkeit und Frequenz der jeweiligen Störung durch Impedanzanpassung resonant und damit besonders effizient in das be­ dämpfte Außenvolumen eingekoppelt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten sollen anhand von in den Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden.

Es zeigen

Fig. 1 und 2 einen Vergleich der Strömungen entlang einem Leitblech nach dem Stand der Technik und einem Leitblech nach der Erfindung.

Fig. 3 ein Leitblech nach der Erfindung mit einer weiteren Wandung, die sich auf der der Gasströmung abgewandten Seite des Leitbleches erstreckt.

Fig. 4 ein Auslassgebläse einer Klimaanlage.

Fig. 1 zeigt sehr schematisch die Strömungsverhältnisse entlang eines Leit­ blechs 1 nach dem Stand der Technik. Die Richtung der Hauptströmung (Pfeil 2) erstreckt sich parallel zum Leitblech 1. Querkomponenten (Pfeile 4, 5) werden vom Leitblech 1 reflektiert. Die damit verbundenen Turbulenzen bleiben Bestandteile der Hauptströmung. Der Weg eines Moleküls bzw. eines turbulenten Anteils der Strömung ist schematisch dargestellt und mit 3 be­ zeichnet.

Bei einem mikroperforierten Leitblech 6 nach Fig. 2 können Querströmun­ gen (Pfeil 4) die Hauptströmung 2 (zumindest zum Teil) verlassen. Die Quer­ strömung 4 wird bedämpft (im Vergleich zu Fig. 1 verkürzte Pfeile 4, 5 und reduzierte Turbulenz 3). Diese Wirkung wird beeinflusst von einer durchge­ henden Wandung 7, die sich entlang dem perforierten Leitblech 6 erstreckt und ein Puffervolumen 8 zwischen Leitblech 6 und Wandung 7 bildet.

Auch bei der Ausführung nach Fig. 3 erstreckt sich entlang dem mikroperfo­ rierten Leitblech 6 die weitere Wandung 7. Der Abstand zwischen Leitblech 6 und Wandung 7 variiert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt er mit der Strömungsrichtung 2 zu, um die gewünschten Vorteile breitbandig zu er­ zielen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Gebläse 10 sind das Gebläserad mit 11, die axiale Luftzufuhr mit 12, der Abluftkanal mit 13, das erfindungsgemäße, schneckenförmig das Gebläserad 11 umgebende Leitblech mit 6 und das im wesentlichen quaderförmige Außengehäuse mit 14 bezeichnet. Querströ­ mungsanteile, dargestellt durch Doppelpfeile 4, 5, können durch das mikro­ perforierte Leitblech 6 hindurchtreten und werden dadurch bedämpft. Der Zwischenraum zwischen Leitblech 6 und Außengehäuse 14 bildet das Puffer­ volumen 8. Das Außengehäuse hat die Funktion der zu Fig. 3 beschriebenen weiteren Wandung 7, die sich mit variierendem Abstand entlang des Leit­ blechs 6 erstreckt.

Für die erfindungsgemäße Führung der strömenden Gase ist im vorstehenden Text stets der Begriff Leitblech verwendet worden. Die erfindungsgemäße Führung der Gase muss jedoch nicht aus Metall bestehen. Andere Werkstoffe, z. B. Kunststoff, können ebenfalls verwendet werden. Werden bei Werkstoffen dieser Art die Wandstärken dicker gewählt, können die Leit-"bleche" Bohrun­ gen mit größerem Durchmesser aufweisen. Allerdings sollte der Durchmesser der die Perforation bildenden Bohrungen bei dickwandigeren Materialien, wie z. B. Kunststoffen, abhängig von der Materialdicke, 3 mm nicht überschreiten.

Claims (9)

1. Leitblech (6) für strömende Gase, dadurch gekennzeichnet, dass es perfo­ riert ist.

2. Leitblech (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durch­ messer der die Perforation bildenden Bohrungen das Doppelte der Grenz­ schichtdicke der Strömung in der Bohrung nicht überschreitet.

3. Leitblech nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei ei­ nem Leitblech (6) mit einer Wandstärke bis zu 1 mm der Durchmesser der die Perforierung bildenden Bohrungen 0,5 bis 1 mm, zweckmäßig 0,75 mm, nicht überschreitet.

4. Leitblech nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der die Perforation bildenden Bohrungen bei dickwandigeren Materialien, wie z. B. Kunststoffen, abhängig von der Materialdicke, 3 mm nicht überschreitet.

5. Luftleitblech nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslochungsgrad 2%, zweckmäßig 1%, nicht überschreitet.

6. Leitblech nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der der Strömung abgewandten Seite des Leitbleches (6) eine weitere Wandung (7, 14)erstreckt.

7. Leitblech nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Leitblech (6) und der weiteren Wandung (7, 14) zumindest abschnittsweise variiert.

8. Leitblech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass es Bestandteil eines Gebläses (10) ist.

9. Leitblech nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) des Gebläses (10) die sich entlang des Leitbleches (6) erstreckende Wandung (7) bildet.