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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Förderrad zur Förderung eines Kühlmittels in radialer Richtung mit einer drehbeweglichen Deckscheibe einschließlich einer Saugöffnung an der Ansaugseite des Förderrads, einer Saugdüse zum Ansaugen des Kühlmittels und zum Weiterleiten des Kühlmittels in die Ansaugöffnung der Deckscheibe und einem Drosselspalt zwischen der Deckscheibe und der Ansaugdüse zum Einbringen eines zusätzlichen Kühlmittelstroms in die Ansaugöffnung der Deckscheibe.
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Radiallüfterräder für beliebige Anwendungsfälle müssen vom Einströmbereich bis zum Luftaustritt strömungstechnisch günstig gestaltet sein, um maximale Leistungsdaten hinsichtlich Druckerzeugung, Volumenstrom, Wirkungsgrad und Geräuschentwicklung zu erzielen. Hierzu gelangte man zu der Ansicht, dass es günstig ist, einen Drosselspalt vorzusehen, der einen zusätzlichen Luftstrom neben dem Hauptluftstrom in ein Lüfterrad einbringt und der die Verwirbelungen reduziert. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad des Lüfters erhöht werden. Dabei ist besonders die Gestaltung des Drosselspalts von wesentlicher Bedeutung.
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In 1 ist ein derartiges Lüfterrad dargestellt, das dem Stand der Technik entnommen ist. Der Einströmbereich für ein rotierendes Lüfterrad 1 wird durch eine feststehende Saugdüse 2 gebildet, die eine definierte Überlappung mit einer Deckscheibe 9 besitzt, welche Teil des Lüfterrads ist. Eine Wand 3 trennt den Saugbereich vom Druckbereich des Lüfters und kann im Prinzip axial auch bis zur Deckscheibe 9 des Lüfterrads verschoben werden.
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Durch die Umlenkung des Luftstroms
4 von der axialen in die radiale Richtung bilden sich in der Nähe der Deckscheibe
9 Wirbel, die zur Ablösung der Strömung führen und die Leistungsdaten des Lüfters verschlechtern. Durch den radialen Drosselspalt
6 zwischen dem rotierenden Lüfterrad
1 und der feststehenden Saugdüse
2 tritt ein zusätzlicher Luftstrom
5 in das Lüfterrad ein. Seine Injektorwirkung reißt den Hauptluftstrom
4 in der Nähe der Deckscheibe
9 mit. Außerdem vermindert der zusätzliche Luftstrom
5 die Wirbelbildung und die damit verbundenen Ablöseerscheinungen und verbessert somit die Leistungsdaten des Lüfters. Ein derartiger Radiallüfter ist beispielsweise aus der
DE 200 01 746 U1 bekannt.
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Die Injektorwirkung wird entscheidend durch die Güte, d. h. die Maß- und Formgenauigkeit, des radialen Spalts beeinflusst. Es sind besondere Anforderungen an die Genauigkeit und Positionierung der feststehenden Saugdüse 2 gegenüber der rotierenden Deckscheibe 9 notwendig, die im Allgemeinen besondere Prozessschritte bei der Montage erforderlich machen.
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Aus der Druckschrift
DE 197 13 712 C1 ist ferner ein Radialventilator als Lüfter für eine Kühlanlage eines Kraftfahrzeugs bekannt. Wegen der Montage des Lüfters an einem Motor ist dort ein spezieller Luftleitring vorgeschlagen, der an die Deckscheibe des Lüfters montiert ist und mitrotiert. Zwischen dem Luftleitring und der Deckscheibe ist ein Luftspalt vorgesehen, der einen Teilluftstrom gewährleistet, welcher Verwirbelungen des Hauptluftstroms weitestgehend vermeidet. Zwischen dem Laufrad und dem Luftleitring befinden sich Verbindungsstege.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, den Montageaufwand für ein Förderrad zur Kühlmittelförderung zu reduzieren.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Förderrad zur Förderung eines Kühlmittels in radialer Richtung mit einer drehbeweglichen Deckscheibe einschließlich einer Ansaugöffnung an der Ansaugseite des Förderrads, einer Saugdüse zum Ansaugen des Kühlmittels und zum Weiterleiten des Kühlmittels in die Ansaugöffnung der Deckscheibe und einem Drosselspalt zwischen der Deckscheibe und der Ansaugdüse zum Einbringen eines zusätzlichen Kühlmittelstroms in die Ansaugöffnung der Deckscheibe, wobei eine Abstandshalteeinrichtung den Drosselspalt gewährleistet und die Deckscheibe mit der Saugdüse drehfest verbindet.
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In vorteilhafter Weise ergibt sich durch die Abstandshalteeinrichtung ein definierter radialer Abstand bzw. Drosselspalt zwischen Deckscheibe und Saugdüse, wobei sich die Saugdüse mit dem Förderrad mitdreht. Da sich beide Komponenten nicht gegeneinander drehen, ist der Montageaufwand deutlich verringert.
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Die Abstandshalteeinrichtung besteht aus mehreren Stegen, die die Deckscheibe und die Saugdüse radial miteinander verbinden. Derartige Stege sind sehr kostengünstig herzustellen. Ferner weist jeder der Stege eine oder mehr Aussparungen aufweisen, in die die Deckscheibe und/oder die Saugdüse einsteckbar ist/sind.
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Die Stege können an die Deckscheibe und/oder die Saugdüse angeschweißt sein. Dies gewährleistet eine stabile Verbindung und Fixierung der Saugdüse an dem Förderrad.
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Außerdem kann die Deckscheibe und/oder die Saugdüse Aussparungen aufweisen, in die die Stege eingesteckt sind. Durch diese Aussparungen kann die Montage der Saugdüse an die Deckscheibe erleichtert werden, denn die Aussparungen lassen sich derart dimensionieren, dass die Saugdüse beispielsweise vor dem Schweißvorgang auch in axialer Richtung einfach und exakt positioniert werden kann.
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Die Anzahl der Stege kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. Strömungstechnisch von Vorteil ist, wenn die Anzahl der Stege einer Anzahl von Lüfterschaufeln des Förderrads entspricht. Eine diesbezügliche Weiterbildung des Förderrads besteht darin, dass jeder der Stege jeweils mit einer der Lüfterschaufeln einteilig verbunden ist.
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Alternativ zu den Stegen kann die Abstandshalteeinrichtung auch einen Ring aufweisen, der zwischen die Deckscheibe und die Saugdüse montierbar ist und Aussparungen für den Durchtritt des zusätzlichen Kühlmittelstroms besitzt. Ein derartiger Ring lässt sich und die Saugdüse besonders leicht an der Deckscheibe montieren und gewährleistet am gesamten Umfang einen konstanten Drosselspalt, lediglich unterbrochen durch radial verlaufende Aussparungstrennwände, die die einzelnen Aussparungen in Umfangsrichtung voneinander trennen.
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Anstelle der Stege oder des Rings können auch beliebige andere Abstandshalter zwischen die Deckscheibe und die Saugdüse eingebracht werden. Gegebenenfalls sind diese Abstandshalter wiederum mit Aussparungen versehen.
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Das Förderrad kann Gase, insbesondere Luft, und Flüssigkeiten als Kühlmittel transportieren. Der Drosselspalt ist dann auch an das Strömungsverhalten des jeweiligen Kühlmittels anzupassen.
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Die vorliegende Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Förderrads gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Förderrads;
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3 einen Längsschnitt durch ein nicht beanspruchtes Förderrad;
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4 einen Längsschnitt durch ein Förderrad gemäß einer ersten Ausführungsform;
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5 einen Längsschnitt durch ein Förderrad gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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6 einen Längsschnitt durch ein Förderrad gemäß einer dritten Ausführungsform; und
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7 einen Längsschnitt durch ein Förderrad gemäß einer vierten Ausführungsform.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Das Förderrad gemäß 3 dient lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung, wird aber nicht beansprucht.
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Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist schematisch in 2 dargestellt. Die Saugdüse 2 wird mit Hilfe einer Abstandshalteeinrichtung 12 an das Lüfterrad 1 angebunden. Im Bereich der axialen Überlappung zwischen Deckscheibe 9 und Saugdüse 2 ist der Durchmesser der Saugdüse kleiner als der Durchmesser der Deckscheibe. Dadurch ergibt sich der radiale Drosselspalt 6, durch den wie bei der Lösung mit feststehender Saugdüse gemäß 1 eine Bypass-Luftmenge bzw. ein zusätzlicher Luftstrom einströmen kann. Die Ausgestaltung der Abstandshalteeinrichtung 12, z. B. die Anzahl von Distanzelementen sowie deren Verteilung am Umfang des Drosselspalts 6, ist prinzipiell frei wählbar.
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Durch die erfindungsgemäße Gestaltung nach 2 werden sämtliche funktionalen Merkmale des Radiallüfters in das Lüfterrad 1 integriert, d. h. die Saugdüse ist drehfest an das Lüfterrad montiert. Folglich besitzt das Lüfterrad die Funktion der Optimierung des Einströmbereichs durch die Saugdüse und die Verminderung der Ablöseerscheinungen durch den Injektions- bzw. Drosselspalt. Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:
- a) Bei der Lösung mit feststehender Saugdüse 2 entsprechend 1 ergibt sich die Güte und die Genauigkeit des radialen Spalts 6 aus einer längeren Toleranzkette vom Lüfterrad über eine Welle, eine Lagerung bis hin zu einem feststehenden Teil, an dem die Saugdüse 2 befestigt ist. Daher sind entweder höhere Anforderungen an jede einzelne Toleranz dieser Kette zu stellen oder die Saugdüse in jedem einzelnen Montagefall gesondert auszurichten. Hierdurch werden höhere Kosten verursacht. Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden diese Mehrkosten jedoch vermieden, da das funktionsbestimmende Element, der Drosselspalt 6, Bestandteil eines einzigen Bauteils ist und nicht von zwei Bauteilen gebildet wird.
- b) Die Anzahl und Komplexität der Bauteile auf der feststehenden Seite reduziert sich, da nur noch die Trennwand 3 erforderlich ist. Auch dadurch werden Kosten eingespart.
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Ein nicht beanspruchtes Förderrad, hier ein Radiallüfterrad, ist in 3 dargestellt. Das Radiallüfterrad 1 ist einteilig gegossen. Bestandteile des Lüfterrads 1 sind die Tragscheibe 8 und die Deckscheibe 9 sowie eine Nabe 10 und Lüfterschaufeln 11. Die Saugdüse 2 ist über Stege 121 an die Deckscheibe 9 angegossen, so dass der radiale Drosselspalt 6 entsteht, wie er in der Schnittansicht A-A von 3 vergrößert dargestellt ist. Die Anzahl der Stege sowie deren Verteilung am Umfang ist beliebig. Es ist jedoch günstig, die Anzahl und Lage der Stege 121, die die Abstandshalteeinrichtung bilden, an die Anzahl und Lage der Lüfterschaufeln 11 anzupassen. Hinsichtlich der weiteren Elemente in 3 sei auf 1 und 2 verwiesen.
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Eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radiallüfterrads ist in 4 wiedergegeben. Dort sind Stege 122 unmittelbar an die Lüfterschaufeln 11 angeformt. D. h. die Stege 122 sind mit den Lüfterschaufeln 11 einteilig ausgebildet. Dies bedeutet aber auch, dass die Anzahl und Lage der Lüfterschaufeln 11 mit der Anzahl und Lage der Stege 122 übereinstimmt.
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Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radiallüfterrads ist in 5 dargestellt. Das Radiallüfterrad 1 ist hier nicht gegossen, sondern die Einzelteile, nämlich Tragscheibe 8, Deckscheibe 9, Nabe 10, Schaufeln 11, Saugdüse 2 und Stege 123, sind hier miteinander verschweißt. In 5 und ebenso in der dortigen, vergrößerten Schnittzeichnung A-A sind Schweißnähte 14 symbolisch angedeutet. Auch in diesem Beispiel ist die Anzahl und Lage der Stege 123 am Umfang beliebig. Zur besseren Zugänglichkeit beim Schweißen können die Stege 123 in entsprechenden Ausklinkungen 13 der Deckscheibe 9 positioniert werden. Derartige Ausklinkungen bzw. Aussparungen können aber auch in der Saugdüse 2 oder aber sowohl in der Deckscheibe 9 als auch in der Saugdüse 2 vorgesehen sein.
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Entsprechend einer dritten Ausführungsform nach 6 sind die Stege 124 mit entsprechenden Aussparungen bzw. Ausklinkungen 15 versehen, die die axiale Positionierung der Deckscheibe 9 zu der Saugdüse 2 beim Schweißen erleichtern und die keine Ausklinkungen in der Deckscheibe oder der Saugdüse 2 erfordern. Die Anzahl und Lage der Stege 124 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel grundsätzlich beliebig. Aus strömungstechnischen Gründen kann es auch hier günstig sein, die Anzahl und Lage der Stege 124 an die der Lüfterschaufeln 11 anzupassen.
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Entsprechend einer vierte Ausführungsform des Radiallüfterrads, die auch geschweißt ausgeführt ist, sind die Stege 125 an die Lüfterschaufeln 11 angeformt. Damit ergibt sich im Wesentlichen der Aufbau der zweiten Ausführungsform gemäß 4. Zur axialen Positionierung der Saugdüse 2 weist jeder Steg 125 eine Ausklinkung 16 auf.
