DE102005012557A1

DE102005012557A1 - Gebläse für ein Luftbehandlungsgerät

Info

Publication number: DE102005012557A1
Application number: DE200510012557
Authority: DE
Inventors: Gerald Richter; Matthew John Dr. Crompton
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2025-03-12
Also published as: DE202005021856U1; DE102005012557B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gebläse für ein Luftbehandlungsgerät, insbesondere ein Radialgebläse (1) für ein Luftbehandlungsgerät für Fahrzeugklimaanlagen. Das Radialgebläse (1) umfasst ein schneckenförmiges Gehäuse (1.1) mit einer im Wesentlichen als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite (14), eine axial platzierte Ansaugöffnung und eine radial platzierte Ausblasöffnung. Zur Luftförderung ist ein aus einer Nabe (4) und einem Schaufelkranz mit Schaufeln (5) aufgebauter Trommelläufer (3) vorgesehen, dessen hohlkegelartig ausgebildete Nabe (4) an der Antriebsachse (2.1) eines zum Antrieb des Trommelläufers (3) vorgesehenen Antriebsmotors (2) befestigt ist. Der zumindest partiell von der Nabe (4) umhüllte Antriebsmotor (2) ist hierbei an der Rückseite der Gehäuseunterseite (14) befestigt. Die parallel zur Grundfläche (19) des Hohlkegelstumpfes der Gehäuseunterseite (14) platzierte Deckfläche (18) ist erfindungsgemäß unter Ausbildung einer sich koaxial zur Antriebsachse (2.1) erstreckenden Kreiszylinderfläche (29), welche die Deckfläche (18) in ihrem Randbereich rahmenartig begrenzt, abgesenkt. Der Schaufelkranz greift in diese abgesenkte Deckfläche (18) derart komplementär ein, dass die Neigung der Nabe (4) und die Neigung der Mantellinie (20) des Hohlkegelstumpes der Gehäuseunterseite (14) einander entsprechen. Dadurch kann die von der Nabe (4) abströmende und in das Gebläse (1.1) einströmende Luft als eine sich im Wesentlichen parallele und gleichmäßige Strömung ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Gebläse für ein Luftbehandlungsgerät, insbesondere ein Radialgebläse für ein Luftbehandlungsgerät für Fahrzeugklimaanlagen, zur Geräuschreduzierung, zur verbesserten Förderleistung sowie zur verbesserten Kühlung des Antriebsmotors des Gebläses.
Radialgebläse weisen eine Mehrzahl über den Umfang einer zentralen Nabe angeordnete Schaufeln auf, die vorwärts gekrümmt, rückwärts gekrümmt oder gerade ausgebildet sind. Die Nabe und die Schaufeln bilden gemeinsam das Laufrad bzw. den Trommelläufer, der von einem einen axialen Lufteintritt und einen radialen Ausblasöffnung aufweisenden schneckenförmigen Gehäuse aufgenommen wird. Das Gehäuse seinerseits weist eine orthogonal zur Antriebsachse des Trommelläufers platzierte und eben ausgebildete Gehäuseunterseite auf, an deren Vorderseite oder Rückseite der zum Antrieb des Trommelläufers benötigte Antriebsmotor des Radialgebläses angeordnet ist. Die Luft wird vom Radialgebläse axial, d.h. parallel zur Laufradachse des Trommelläufers, angesaugt, über die Schaufeln radial in das schneckenförmige Gehäuse ausgeblasen und der Ausblasöffnung zugeleitet. Detaillierte Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass die Luft nicht vollständig in radialer Richtung, sondern auch mit einer axialen Komponente den Trommelläufer verlässt. Hierdurch wird die Rückseite des Gehäuses unter Ausbildung eines Anströmwinkels schräg angeströmt, was zu einer Verwirbelung der Luftströmung führt. Diese Verwirbelung ist ursächlich für den zum Teil geringen Lüftungswirkungsgrad von Radialgebläsen sowie die unerwünschten Geräusche.

Diese Problematik ist bereits in der US 5,839,879 aufgegriffen worden, aber konnte jedoch nicht oder nicht vollumfänglich gelöst werden. In dieser Druckschrift ist ein gattungsgemäßes Radialgebläse offenbart, dessen Gehäuserückseite nicht mehr eben bzw. flach, sondern ausgeformt ausgebildet ist. Die Gehäuserückseite weist im Wesentlichen eine Kegelstumpfform mit naturgemäß geneigten Mantellinien auf, wobei die Deckfläche des Kegelstumpfes zumindest teilweise als eine sich konzentrisch zum Trommelläufer erstreckende ebene Ringfläche ausgebildet ist. Der Nachteil dieser Erfindung besteht zum einen in dem radialem Auslauf der Nabe sowie zum anderen in der Tatsache, dass die als Absatz bzw. Stufe ausgebildete Ringfläche der Deckfläche des Kegelstumpfes der strömungsgünstigen Wirkung seiner geneigten Mantellinien entgegensteht.

Ein weiteres signifikantes Merkmal der Radialgebläse ist die Art der Kühlung des Antriebsmotors. Eine bekannte Lösung zur Motorkühlung besteht darin, die Kühlluft des Antriebsmotors durch die mehrere Löcher aufweisende Nabe des Trommelläufers in den Gebläsesaugraum zu saugen. Nachteilig hierbei sind die dabei entstehenden Geräusche, die als Harmonische der Lochzahl im Geräuschspektrum auftreten. Diese unerwünschte Geräuschbelästigung wurde dadurch vermieden, indem die Nabe des Trommelläufers vollständig geschlossen ausgebildet wurde und eine Vielzahl von Schaufeln unterhalb der Nabe platziert wurde, weiche die Motorkühlluft aus dem Bereich des Motors saugen sollen. Durchgeführte Messreihen ergaben jedoch, dass die relativ kurzen Schaufeln die Luft nicht ausschließlich radial aus dem Bereich des Motors, also unterhalb der Nabe, nach außen, sondern die Kühlluft in weiten Bereichen des Umfanges radial nach innen strömen lassen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Gebläse für ein Luftbehandlungsgerät, insbesondere ein Radialgebläse für ein Luftbehandlungsgerät für Fahrzeugklimaanlagen, vorzuschlagen, mit dem unerwünschte Turbulenzen der Luftströmung im Bereich des Gehäuses sowie Geräusche verringert werden können und das eine höhere Effizienz aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Antriebsmotor des Gebläses effizienter zu kühlen.

Nach der Konzeption der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gebläse für ein Luftbehandlungsgerät, insbesondere ein Radialgebläse für ein Luftbehandlungsgerät für Fahrzeugklimaanlagen, ein schneckenförmiges Gehäuse mit einer im Wesentlichen als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite, eine axial platzierte Ansaugöffnung und eine radial platzierte Ausblasöffnung aufweist. Zur Luftförderung ist ein aus einer Nabe und einem Schaufelkranz mit Schaufeln aufgebauter Trommelläufer vorgesehen, dessen hohlkegelartig ausgebildete Nabe an der Antriebsachse eines zum Antrieb des Trommelläufers vorgesehenen Antriebsmotors befestigt ist. Der zumindest partiell von der Nabe umhüllte Antriebsmotor ist hierbei an der Rückseite der Gehäuseunterseite befestigt. Die parallel zur Grundfläche des Hohlkegelstumpfes der Gehäuseunterseite platzierte Deckfläche ist erfindungsgemäß unter Ausbildung einer sich koaxial zur Antriebsachse erstreckenden Kreiszylinderfläche, welche die Deckfläche in ihrem Randbereich rahmenartig begrenzt, abgesenkt. Der Schaufelkranz greift in diese abgesenkte Deckfläche derart komplementär ein, dass die Neigung der Nabe und die Neigung der Mantellinie des Hohlkegelstumpfes der Gehäuseunterseite einander entsprechen. Dadurch kann die von der Nabe abströmende und in das Gehäuse einströmende Luft als eine sich im Wesentlichen parallele und gleichmäßige Strömung ausbilden.

Erfindungswesentlich ist, dass die mit dem Schaufelkranz bestückte Nabe so in die abgesenkte Deckfläche der Gehäuseunterseite komplementär eingreift, dass die Versatzkante der Gehäuseunterseite und die Nabenoberkante unter Ausbildung nur eines geringen Luftspaltes in einer gemeinsamen Ebene liegen, welche sich im Querschnitt in Verlängerung der Mantellinie der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite erstreckt. Mit diesem signifikanten Merkmal unterscheidet sich der Gegenstand der eingereichten Erfindung vom Stand der Technik erheblich. Während beim Stand der Technik die die Schaufeln passierende Luft über die als Absatz bzw. Stufe ausgebildete Ringfläche strömen muss, strömt beim Gegenstand der eingereichten Erfindung die die Schaufeln passierende Luft nahezu widerstandsfrei und ungestört als Parallelströmung von der Nabe entlang den Mantellinien des Hohlkegelstumpfes der Gehäuseunterseite in das schneckenförmige Gehäuse.

Die Mantelfläche der Nabe des Trommelläufers kann dabei im Querschnitt konvex und/oder konkav und/oder ungekrümmt ausgebildet sein. Unabhängig von der Ausbildung des Querschnitts der Mantelfläche ist sichergestellt, dass die axial angesaugte Luft an der Nabe permanent anliegt, turbulenzfrei durch die Schaufeln des Trommelläufers strömt und als nahezu parallele Strömung über die Nabenoberkante und die Versatzkanten der Gehäuseunterseite in das schneckenförmige Gehäuse geführt wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der radiale Randbereich der Nabe bzw. der Endbereich der in diesem Bereich platzierten Schaufeln angephast, wobei die Neigung der Phase der Neigung der Mantelfläche der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuserückseite entspricht. In der Praxis sind die Nabe bzw. der radiale Randbereich der Nabe des Trommelläufers sowie die Mantelfläche der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuserückseite gegenüber der Grundfläche des Hohlkegelstumpfes jeweils bis zu 45° geneigt.

Erfindungsgemäß weisen die Mantellinien der die Deckfläche rahmenartig begrenzenden Kreiszylinderfläche im Niederdruckbereich und im Hochdruckbereich voneinander verschiedene Längen auf. Die Länge der Mantellinien der Kreiszylinderfläche verringern sich stetig von einem Maximalwert im Hochdruckbereich unter Ausbildung eines sich erweiternden Luftspaltes bis zu einem Minimalwert im Niederdruckbereich. Dieser Minimalwert der Mantellinie ist dabei unter Beibehaltung der Zylinderfläche stets ein von 0 verschiedener Wert. In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung können sich die Mantellinien der Kreiszylinderfläche zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich jedoch auch sprunghaft verändern.

Als Hochdruckbereich wird nachfolgend derjenige Bereich bezeichnet, welchem der kleinste Strömungsquerschnitt im schneckenförmigen Gehäuse zugeordnet ist. Als Niederdruckbereich ist hingegen derjenige Bereich im schneckenförmigen Gehäuse zu verstehen, welcher einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist und der sich unmittelbar vor der Ausblasöffnung befindet. Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass es für den Fall einer stetigen Verringerung der Mantellinien der Kreiszylinderfläche keine konkrete Abgrenzung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich gibt.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist im Niederdruckbereich die Mantelfläche der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite im Bereich der Versatzkante der Gehäuseunterseite partiell abgewinkelt. Somit bilden sich eine erste Anströmfläche und eine zweite Anströmfläche aus, wobei die erste Anströmfläche gegenüber der Deckfläche eine geringere Neigung als die zweite Anströmfläche aufweist. D.h., der Neigungswinkel der ersten Anströmfläche ist erfindungsgemäß kleiner als der Neigungswinkel der zweiten Anströmfläche, jedoch stets von 0 verschieden.

Die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Bauform der Gehäuseunterseite erfordert ein neues Kühlkonzept. Innerhalb des schneckenförmigen Gehäuses wird im Bereich zwischen 180° und 270°, bezogen auf die Achse Gehäusezunge-Laufradachse, das Gehäuse sukzessive abgesenkt. Durch den dabei entstehenden Spalt kann die zur Kühlung des Motors benötigte Luft aus dem Bereich unterhalb der Nabe im Bereich des Niedrigdrucks in das schneckenförmige Gehäuse austreten. Im Bereich der Absenkung ist die Mantelfläche der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite in Richtung der Versatzkante der Gehäuseunterseite der Deckfläche derart abgewinkelt, dass sich im Querschnitt ein rechtwinkliges Dreieck ergibt, dessen Seiten sich durch den abgewinkelten Abschnitt der Gehäuseunterseite, durch die Mantellinie der Kreiszylinderfläche sowie einer gedachten und parallel zur Grundfläche des Hohlkegelstumpfes platzierten Geraden ergeben.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann auf der abgesenkten Deckfläche des Hohlkegelstumpfes der Gehäuseunterseite unterhalb des Schaufelkranzes zusätzlich eine Trennwand vorgesehen werden, die sich mit einem konstanten Krümmungsradius teilweise entlang der von dem Schaufelkranz der Nabe beschriebenen Umfangslinie erstreckt. Diese Trennwand weist ebenso wie die Kreiszylinderfläche zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich eine unterschiedliche Höhe auf.

Die abgesenkte Deckfläche des Hohlkegelstumpfes der Gehäuseunterseite und die darauf platzierte Trennwand erstrecken sich vom Hochdruckbereich bis zum Niederdruckbereich des Gehäuses vorzugsweise in einem Winkelbereich zwischen 180° und 270°, wobei der Anströmwinkel der Luft bis zu 50° und der Abströmwinkel der Luft bis zu 45°, bezogen auf die Achse Gehäusezunge-Laufradachse beträgt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzlich ein an den Schaufelenden des Schaufelkranzes platziertes und zur Trennwand komplementäres Trennelement vorgesehen, dessen Krümmungsradius von dem Krümmungsradius der Trennwand verschieden ist. Dieses Trennelement ermöglicht gemeinsam mit der Trennwand einen nahezu luftdichten Verschluss des Gehäuses gegenüber dem Bereich unterhalb der Nabe.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eine in der Aufnahme des Antriebsmotors platzierte Blende vorgesehen, mittels derer die zur Kühlung des Antriebsmotors vorgesehenen Kühlluft direkt auf die Bürsten des Antriebsmotors leitbar ist. Ergänzend dazu wird der Motor gegenüber dem Gehäuse unter Verwendung von Dichtelementen abgedichtet, so dass die Kühlluft ausschließlich zur effektiven Kühlung durch den Motor geblasen wird, bevor sie unterhalb der Nabe des Trommelläufers aus dem Bereich des Motors austritt.

Die signifikanten Vorteile und Merkmale der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind im Wesentlichen:

• Die Mantellinien der Nabe und die Mantellinien der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite sind axial zueinander ausgerichtet; sie sind somit zur Ausbildung einer turbulenzfreien Strömung in einer gemeinsamen Stromlinie platziert.
• Die parallel zur Grundfläche des Hohlkegelstumpfes der Gehäuseunterseite platzierte Deckfläche ist unter Ausbildung einer sich koaxial zur Antriebsachse erstreckenden Kreiszylinderfläche, welche die Deckfläche in ihrem Randbereich rahmenartig begrenzt, abgesenkt.
• Die Mantellinien der Kreiszylinderfläche verringern sich unter Ausbildung eines Spaltes vom Hochdruckbereich bis zum Niederdruckbereich stetig oder sprunghaft.
• Eine zusätzliche unterhalb des Schaufelkranzes platzierte Trennwand sichert eine bessere Dichtung des Gehäuses gegenüber dem Bereich unterhalb der Nabe.
• Mittels der im Bereich des Motors angeordneten Blende ist die zur Kühlung des Antriebsmotors vorgesehenen Kühlluft direkt auf die Bürsten des Antriebsmotors leitbar.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich dem Fachmann des Weiteren aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Hinblick auf die anliegende Zeichnungen; in diesen zeigen:
1: Querschnitt eines Radialgebläses aus dem Stand der Technik mit einer axial aufgeweiteten Gehäuserückseite,
2: Querschnitt eines Radialgebläses aus dem Stand der Technik ohne axial aufgeweitete Gehäuserückseite,
3: Querschnitt eines Radialgebläses aus dem Stand der Technik mit einem offenem Nabendesign,
4: Querschnitt eines Radialgebläses aus dem Stand der Technik mit einem geschlossenen Nabendesign,
5: Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses mit angephasten Schaufelenden,
6: Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses mit angephasten Schaufelenden und ausgeformter Gehäuseunterseite,
7: Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses mit einer Trennwand sowie einer Anströmfläche,
8: Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses mit einer Darstellung der Kreiszylinderfläche,
9: Detaildarstellung eines Ausschnitts aus 8,
10: Perspektivdarstellung des erfindungsgemäßen Radialgebläses und
11: Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses mit Trennwand, Trennelement und Kühlkanal.
Die 1 und 2 illustrieren jeweils den Querschnitt eines Radialgebläses 1 aus dem Stand der Technik, wobei 1 ein Radialgebläse 1 mit einer axial aufgeweiteten 17 Gehäuseunterseite 14 und 2 ein Radialgebläse 1 ohne axial aufgeweitete Gehäuseunterseite 14 zeigt. Die Radialgebläse 1 der 1 und 2 umfassen einen Antriebsmotor 2 mit einer nur andeutungsweise dargestellten Antriebsachse 2.1. Auf der Antriebsachse 2.1 ist ein Trommelläufer 3 platziert ist, der vom Antriebsmotor 2 in Rotation versetzt wird. Neben der Nabe 4 weist der Trommelläufer 3 einen Schaufelkranz mit orthogonal zur Gehäuseunterseite 14 angeordneten Schaufeln 5 auf.
Die Nabe 4 des Trommelläufers 3 ist hierbei hohlkegelartig ausgebildet und umhüllt den Antriebsmotor 2 zumindest partiell. Die Schaufeln 5 des Schaufelkranzes können vorwärts gekrümmt, rückwärts gekrümmt oder gerade ausgebildet sein. Die zur Gehäuseunterseite 14 weisenden Schaufelenden der Schaufeln 5 sind durch Stirnseiten gekennzeichnet, die sich orthogonal zu den Längsseiten der Schaufeln 5 erstrecken. Die Luft wird im Bereich der Gehäusefrontseite 13 des Radialgebläses 1 axial angesaugt, anschließend in den Trommelläufer 3 geführt und von dort über die Schaufeln 5 des Schaufelkranzes radial aus dem Trommelläufer 3 abgeführt und dem nicht dargestellten Luftaustritt 1.2 des Radialgebläses 1 über dessen spiralförmiges Gehäuse 1.1 zugeleitet. Wie ersichtlich, legt sich die axial in den Trommelläufer 3 einströmende Luft tangential an die Nabe 4 an und wird an den Schaufelenden der Schaufeln 5 einer weiteren Richtungsänderung unterzogen. Die Luft strömt nach Verlassen des Trommelläufers 3 parallel zur Gehäuseunterseite 14 in das schneckenförmige Gehäuse 1.1 des Radialgebläses 1 ein. Da die Schaufelenden der Schaufeln 5 und die Gehäuseunterseite 14 voneinander beabstandet sind, entsteht im schneckenförmigen Gehäuse 1.1 ein Rezirkulationsgebiet 16. Im unmittelbaren Vergleich der in der 1 und der 2 dargestellten Radialgebläse 1 ist festzustellen, dass das Rezirkulationsgebiet 16 beim Radialgebläse 1 der 1 gegenüber dem Rezirkulationsbereich des Radialgebläses 1 der 2 größer ist.
Die 3 illustriert den Querschnitt eines Radialgebläses 1 mit einem offenen Nabendesign. Der grundsätzliche Aufbau des Radialgebläses 1 entspricht dem der 1 und der 2. Die Gehäuseunterseite 14 weist im mittleren Bereich, als etwa zentral, eine Ausformung zur Aufnahme 6 des Antriebsmotors 2 auf. Die Gehäuseunterseite 14 und die sich parallel dazu erstreckenden Stirnseiten 11 der Schaufeln 5 sind voneinander beabstandet und bilden einen Luftspalt 28 aus. Über diesen Spalt 28 wird die zur Kühlung des Antriebsmotors 2 benötigte Kühlluft unterhalb des Trommelläufers 3 angesaugt. Die sich durch die Motorwärme erwärmende Luft sammelt sich zunächst an der Unterseite der Nabe 4 und verlässt anschließend den Bereich der Motoraufnahme 6 des Antriebsmotors 2 über die Nabe 4, welche im Speichendesign oder mit Löchern 8 ausgebildet ist. Bei einer derartigen Durchströmung durch die Nabe 4 kommt es zu unerwünschten Geräuschen. Die Mantelfläche der Nabe 4 ist in dieser Darstellung durch die Mantellinien 7 gekennzeichnet.
Die 4 zeigt hingegen den Querschnitt eines Radialgebläses 1 mit geschlossener Nabe 4. Während die Kühlluft zur Kühlung des Antriebsmotors 2 bei der 3 über den sich zwischen der Stirnseite 11 der Schaufeln 5 und der Gehäuseunterseite 14 ausbildenden Luftspalt 28 angesaugt wird, ist zur Kühlung des Radialgebläses 1 gemäß 4 ein externer rückseitiger Kühlkanal 15 vorgesehen, der sich bis zur Motoraufnahme 6 des Antriebsmotors 2 erstreckt, wobei der Antriebsmotor 2 stirnseitig mit Kühlluft angeströmt wird. Die sich am Antriebsmotor 2 erwärmte Kühlluft strömt nachfolgend bis zur Unterseite der Nabe 4 und strömt von dort radial über den sich zwischen der Stirnseite 11 der Schaufeln 5 und der Gehäuseunterseite 14 ausbildenden Luftspalt 28 in Richtung des schneckenförmigen Gehäuses 1.1. Zum Zwecke des Verringerung des Drucks unterhalb der Nabe 4 sind die Schaufeln 5 des Trommelläufers 3 mit verlängerten Schaufelenden 10 bestückt. Mittels dieser verlängerten Schaufelenden 10 verringert sich das Spaltmaß zwischen den Stirnseiten 11 der Schaufeln 5 und der Gehäuseunterseite 14.
Die 5 zeigt den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses 1 mit angephasten Schaufelenden 9 bzw. mit einem angephasten radialen Ende der Nabe 4. Wie deutlich zu erkennen ist, verlässt die an der Nabe 4 anliegende Luft die Schaufeln 5 des Trommelläufers 3 mit einer axialen und einer radialen Komponente in Richtung des schneckenförmigen Gehäuses 1.
Die 6 hingegen illustriert den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses 1 mit angephasten Schaufelenden 9 sowie ausgeformter Gehäuseunterseite 14. Die Gehäuseunterseite 14 ist hierbei im Querschnitt hohlkegelstumpfartig ausgebildet, wobei nur die Mantellinien 20 sowie die Deckfläche 18, jedoch nicht die Grundfläche 19, dargestellt sind. Die Neigung der Nabe 4 und die Neigung der Mantellinien 20 entsprechen einander, so dass die an der Nabe 4 tangential anliegende Luft über die angephasten Schaufelenden 9 bzw. den radialen Randbereich der Nabe 4 turbulenzfrei strömen kann.
Die 7 zeigt den Querschnitt des erfindungsgemäßen Radialgebläses 1. Das Gehäuse des Gebläses 1 ist im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 1.1 gekennzeichnet. Der Luftaustritt des Gebläses 1.2 befindet sich in dem vom Betrachter linken Bereich in der unteren Hälfte der Darstellung. Im Übergangsbereich zwischen der Schnecke des Gehäuses 1 und dem Luftausritt 1.1 ist eine Gehäusezunge 26 platziert. In dieser Darstellung ist die Umfangslinie der Deckfläche 18 des als hohlkegelstumpfförmig ausgebildeten Gehäuseunterseite 14 besonders deutlich sichtbar. Innerhalb der Deckfläche 18 ist eine erfindungsgemäße Trennwand 21 angeordnet, die sich halbkreisförmig unterhalb des radialen Endes des nur andeutungsweise dargestellten Trommelläufers 3 erstreckt. Innerhalb der Schnecke des Gehäuses 1 wird diese Trennwand 21 im Bereich von 180° bis 270°, ausgehend von einer gedachten Achse Gehäusezunge-Laufradachse 27, abgesenkt. Durch den hierbei entstehenden Spalt kann die sich unterhalb der Nabe 4 befindliche Kühlluft in die Schnecke des Gehäuses 1 im Bereich des Niedrigdrucks 25 austreten. Der Anströmwinkel 23 der Luft beträgt im dargestellten Beispiel, bezogen auf die Achse Gehäusezunge-Laufradachse, 30° und der Abströmwinkel 22 der Luft 30°.
Die 8 zeigt eine Schnitt- sowie eine Detaildarstellung des erfindungsgemäßen Radialgebläses 1. Die vom Betrachter linke Seite der Darstellung zeigt den Niederdruckbereich 25 und die rechte Seite der Darstellung zeigt den Hochdruckbereich 24 des Radialgebläses 1. Der Niederdruckbereich 25 mündet in den nicht näher dargestellten Luftaustritt 1.2 des Gehäuses 1.1 des Radialgebläses 1 und ist durch eine allmähliche Erweiterung des Strömungsquerschnitts gekennzeichnet. Während im Hochdruckbereich 24 die mit den Schaufeln 5 bestückte Nabe 4 in die abgesenkte Deckfläche 18 der Gehäuseunterseite 14 eingreift, ist im Bereich des Niederdrucks 25 die Gehäuseunterseite 14 derart ausgeformt, dass sich zwischen der Unterkante des mit Schaufeln 5 bestückten Trommelläufers 3 und der Gehäuseunterseite 14 ein in der 9 detailliert dargestellter Luftspalt 28 zur Abströmung der Kühlluft des Antriebsmotors 2 in Richtung des Luftaustritts 1.2 ausbildet. Wie ersichtlich, liegen die Versatzkanten 30 der Gehäuseunterseite 14 und die Nabenoberkante 31 unter Ausbildung des erwähnten Luftspalts 28 in einer gemeinsamen Ebene, welche sich im Querschnitt in Verlängerung der Mantellinie 20 der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite 14 erstreckt.
Die 9 zeigt den Niederdruckbereich 25 des erfindungsgemäßen Radialgebläses 1 in einer detaillierten Darstellung. Hierbei ist die Mantelfläche der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite 14 im Bereich der Versatzkante 30 der Gehäuseunterseite 14 partiell abgewinkelt. Es bilden sich damit eine erste Anströmfläche 32 und eine zweite Anströmfläche 33 aus, wobei die erste Anströmfläche 32 gegenüber der Deckfläche 18 eine geringere Neigung als die zweite Anströmfläche 33 aufweist. Die erste Anströmfläche 32 ist dabei vorzugsweise kleiner als die zweite Anströmfläche 33 ausgebildet und ist unter Beibehaltung der nur angedeuteten Kreiszylinderfläche 29 stets geneigt, also nicht horizontal, ausgebildet. Im Querschnitt ergeben sich durch die abgewinkelte Mantelfläche der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite 14 zwei gedachte rechtwinklige Dreiecke. Die Hypotenuse des ersten, kleineren rechtwinkligen Dreiecks entspricht dabei der Mantellinie 20 der ersten Anströmfläche 32 und die Hypotenuse des zweiten, größeren rechtwinkligen Dreiecks der Mantellinie 20 der zweiten Anströmfläche 33.
Die 10 zeigt das erfindungsgemäße Radialgebläse 1 in einer Perspektivdarstellung. In dieser Darstellung sind der nicht sichtbare Hochdruckbereich und der im Frontbereich sichtbare Niederdruckbereich gegenüber angeordnet.
Die 11 zeigt die neuartige Kühlung des Antriebsmotors 2, wobei die Nabe 4 des Trommelläufers 3 als geschlossene Nabe 4 ausgebildet ist. Die Kühlung des Antriebsmotors 2 umfasst zum einen einen externen Luftzuführkanal 15, welcher in den Bereich der der Ansaugrichtung des Trommelläufers 3 abgewandten Stirnseite des Antriebsmotors 2 mündet. Zum anderen ist im Bereich der Schaufeln des Trommelläufers 3 eine parallel zur Antriebsachse 2.1 platzierte Trennwand 21 vorgesehen, die sich gemäß 7 kreisbogenförmig auf der Deckfläche 18 der Gehäuseunterseite 14 erstreckt. Die Trennwand 21 erstreckt bis auf den Bereich des nicht dargestellten Luftaustritts 1.2 des Radialgebläses 1 ringförmig vom Niederdruckbereich 25 bis zum Hochdruckbereich 24. Ergänzend dazu ist ein an der Unterseite der Nabe im Bereich der Schaufeln 5 angeordnetes Trennelement 21.1 vorgesehen, welches in Verbindung mit der Trennwand 21 einen nahezu luftdichten Verschluss des schneckenförmigen Gehäuses 1.1 gegenüber dem Bereich unterhalb der Nabe 4 sichert.
Die sich beim Umströmen des Antriebsmotors 2 erwärmte Kühlluft wird unter Verwendung der erfindungsgemäßen Trennwand 21 sowie des sich gleichermaßen erstreckenden Trennelements 21.1 unterhalb der Nabe 4 gehalten und erst im Niederdruckbereich 25 vom Bereich unterhalb der Nabe 4 in das Gehäuse 1.1 geleitet.

1: Radialgebläse
1.1: Gehäuse
1.2: Luftaustritt
2: Antriebsmotor
2.1: Antriebsachse
3: Trommelläufer
4: Nabe
5: Schaufeln
6: Motoraufnahme
7: Mantellinie der Nabe
8: Löcher der Nabe
9: Schaufelenden
10: verlängerte Schaufelenden
11: Stirnseite
12: Anströmwinkel
13: Gehäusefrontseite
14: Gehäuseunterseite
15: externer Kühlkanal
16: Rezirkulationsgebiet
17: axiale Aufweitung
18: Deckfläche
19: Grundfläche
20: Mantellinie(n) des Hohlkegelstumpfes
21: Trennwand
21.1: Trennelement(e)
22: Abströmwinkel
23: Anströmwinkel
24: Hochdruckbereich
25: Niederdruckbereich
26: Gehäusezunge
27: Achse Gehäusezunge-Laufradachse
28: Luftspalt
29: Kreiszylinderfläche
30: Versatzkante
31: Nabenoberkante
32: erste Anströmfläche
33: zweite Anströmfläche

Claims

Gebläse für ein Luftbehandlungsgerät, insbesondere ein Radialgebläse (1) für ein Luftbehandlungsgerät für Fahrzeugklimaanlagen, aufweisend ein schneckenförmiges Gehäuse (1.1) mit einer im Wesentlichen als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite (14), einer axial platzierten Ansaugöffnung, einer radial platzierten Ausblasöffnung sowie einem aus einer Nabe (4) und einem Schaufelkranz mit Schaufeln (5) aufgebauten Trommelläufer (3), dessen hohlkegelartig ausgebildete Nabe (4) an der Antriebsachse (2.1) eines zum Antrieb des Trommelläufers (3) vorgesehenen Antriebsmotors (2) befestigt ist, wobei der zumindest partiell von der Nabe (4) umhüllte Antriebsmotor (2) an der Rückseite der Gehäuseunterseite (14) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel zur Grundfläche (19) der Gehäuseunterseite (14) platzierte Deckfläche (18) des Hohlkegelstumpfes unter Ausbildung einer sich koaxial zur Antriebsachse (2.1) erstreckenden Kreiszylinderfläche (29), welche die Deckfläche (18) in ihrem Randbereich rahmenartig begrenzt, abgesenkt ist, und der Schaufelkranz des Trommelläufers (3) in diese abgesenkte Deckfläche (18) derart komplementär eingreift, dass die Neigung der Nabe (4) und die Neigung der Mantellinie (20) des Hohlkegelstumpfes der Gehäuseunterseite (14) einander entsprechen, und dass sich die von der Nabe (4) abströmende und in das Gehäuse (1.1) einströmende Luft als eine im Wesentlichen parallele und gleichmäßige Strömung ausbildet.
Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Schaufelkranz bestückte Nabe (4) derart in die abgesenkte Deckfläche (18) der Gehäuseunterseite (14) komplementär eingreift, dass die Versatzkante (30) der Gehäuseunterseite (14) und die Nabenoberkante (31) unter Ausbildung eines geringen Luftspaltes (28) in einer gemeinsamen Ebene liegen, welche sich im Querschnitt in Verlängerung der Mantellinie (20) der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite (14) erstrecken.
Gebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche der Nabe (4) des Trommelläufers (3) im Querschnitt konvex und/oder konkav und/oder ungekrümmt ausgebildet ist.
Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Mantelfläche der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite (14) und die Neigung der Nabe (4) des Trommelläufers (3) gegenüber der Grundfläche (19) des Hohlkegelstumpfes jeweils bis zu 45° betragen.
Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der Mantellinien der die Deckfläche (18) rahmenartig begrenzenden Kreiszylinderfläche (29) im Niederdruckbereich (25) und im Hochdruckbereich (24) voneinander verschieden sind.
Gebläse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Mantellinien der Kreiszylinderfläche (29) sich von einem Maximalwert im Hochdruckbereich (24) unter Ausbildung eines sich erweiternden Luftspaltes (28) bis zu einem von 0 verschiedenen Minimalwert im Niederdruckbereich (25) sukzessive verringert.
Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Niederdruckbereich (25) die Mantelfläche der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite (14) im Bereich der Versatzkante (30) der Gehäuseunterseite (14) derart partiell abgewinkelt ist, dass sich eine erste Anströmfläche (32) und eine zweite Anströmfläche (33) ausbilden, wobei die erste Anströmfläche (32) gegenüber der Deckfläche (18) eine geringere Neigung als die zweite Anströmfläche (33) aufweist, die von 0 verschieden ist.
Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der abgesenkten Deckfläche (18) unterhalb des Schaufelkranzes des Trommelläufers (3) zusätzlich eine Trennwand (21) vorgesehen ist, die sich mit einem konstanten Krümmungsradius teilweise entlang der von dem Schaufelkranz beschriebenen Umfangslinie erstreckt.
Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die abgesenkte Deckfläche (18) und die darauf platzierte Trennwand (21) sich vom Hochdruckbereich (24) bis zum Niederdruckbereich (25) des Gehäuses (1.1) in einem Winkelbereich zwischen 180° und 270° erstrecken, wobei, bezogen auf die Achse Gehäusezunge-Laufradachse (27), der Anströmwinkel (23) der Luft bis zu 50° und der Abströmwinkel (22) der Luft bis zu 45° betragen.
Gebläse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein an den Schaufelenden (9) des Schaufelkranzes des Trommelläufers (3) platziertes und zur Trennwand (21) komplementäres Trennelement (21.1) vorgesehen ist, wobei das Trennelement sich gleichermaßen wie die Trennwand (21) erstreckt und der Krümmungsradius des Trennelements (21.1) von dem Krümmungsradius der Trennwand (21) verschieden ist.
Gebläse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine in der Aufnahme (6) des Antriebsmotors (2) platzierte Blende vorgesehen ist, mittels derer die zur Kühlung des Antriebsmotors (2) vorgesehenen Kühlluft direkt auf die Bürsten des Antriebsmotors (2) leitbar ist.