DE102005060745B4

DE102005060745B4 - Passive Lüfterbaugruppe

Info

Publication number: DE102005060745B4
Application number: DE102005060745A
Authority: DE
Inventors: Chia-Ming Hsu; Shun-Chen Chang; Wen-Shi Huang
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2025-12-17
Also published as: US20070031248A1; JP2007040299A; TWI282392B; DE102005060745A1; TW200706764A

Abstract

Passive Lüfterbaugruppe, die durch eine Luftströmung angetrieben wird, die von einem Luftströmungs-Erzeugungssystem erzeugt wird, mit: einer Basis (1); einem Flügelrad (2), das auf der Basis (1) angebracht ist und eine Nabe (20) und eine Mehrzahl von Läuferflügeln (22) umffasst, die um die Nabe (20) herum angeordnet sind; und einer Abdeckung (3), die in Richtung der Luftströmung betrachtet stromaufwärts der Basis (1) angeordnet ist und eine Mehrzahl von Führungsflügeln (34) umfasst, die der Mehrzahl von Läuferflügeln (22) des Flügelrads (2) entsprechen, wobei das Flügelrad (2) außerdem eine Mehrzahl von aktiven Flügeln (26) umfasst, die um die Mehrzahl von Läuferflügeln (22) herum angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Führungsflügeln (34) geneigte Oberflächen aufweisen, um die Richtung der durch die Mehrzahl von Führungsflügeln (34) in die passive Lüfterbaugruppe einströmenden Luftströmung so zu verändern, dass diese auf die Läuferflügel (22) auftrifft, um ihre Energie auf die Läuferflügel (22) zu...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine passive Lüfterbaugruppe und betrifft insbesondere eine passive Lüfterbaugruppe, die mit Führungsflügeln versehen ist, um die von dem Flügelrad der Baugruppe im Betrieb aufgenommene kinetische Energie zu erhöhen und die Effizienz des Energietransfers bzw. der Wärmeabführung zu verbessern.
Im Allgemeinen wird ein Lüfter gemeinsam mit einem Motor eingesetzt. Der Motor treibt die Drehbewegung des Lüfters an, um Wärme abzuführen.
Ein herkömmlicher Lüfter hat die folgenden Nachteile. Weil der Lüfter und ein Motor im Allgemeinen gemeinsam eingesetzt werden, muss ein Kunde für den Motor und den Lüfter zahlen. Der mit dem Lüfter gekoppelte Motor nimmt zusätzlichen Bauraum ein, selbst wenn die Größe des Motors minimal ist. Falls die zu kühlenden Bauelemente sich an unterschiedlichen Stellen in einem elektronischen System befinden, ist außerdem mehr als ein Lüfter und ein Motor erforderlich. Zusätzliche Motoren, die in dem elektronischen System eingesetzt werden, bedeuten jedoch, dass mehr elektrische Leistung bereit gestellt werden muss und verbraucht wird, was dem Trend zur Energieeinsparung zuwider läuft.
DE 102 04 830 A1 der Anmelderin offenbart eine aktive Lüfterbaugruppe mit einem Lüfterrad, das von einem Motor angetrieben ist. Stromaufwärts und/oder stromabwärts des Lüfterrads ist ein Gebläseschutz angeordnet, der einen Rahmen und eine Mehrzahl von sternförmig an dem Rahmen angeordneten Führungsblättern aufweist. Die Führungsblätter lenken die einströmende Luft um und bewirken so eine Aufladung der Luftströmung. Diese Art der Lüfterbaugruppe erfordert jedoch einen Antriebsmotor, um das Lüfterrad anzutreiben. Ein Lüfterrad, das zusätzlich zu den Lüfterflügeln auch aktive Flügel im Sinne der vorliegenden Anmeldung aufweist, wird jedoch nicht offenbart.
US 2003/0012646 A1 offenbart eine aktive Lüfterbaugruppe mit zwei aufeinander gesteckten Lüfterrädern, die in der zentralen Öffnung eines Gehäuserahmens drehbeweglich angeordnet sind. Auf der Innenumfangswand des Gehäuserahmens sind Führungsflügel angeordnet, um die Luftströmung umzulenken und den Wirkungsgrad der Lüfterbaugruppe zu erhöhen. Ein Lüfterrad, das zusätzlich zu den Lüfterflügeln auch aktive Flügel im Sinne der vorliegenden Anmeldung aufweist, wird jedoch nicht offenbart.
US 6,799,942 B1 offenbart eine aktive Lüfterbaugruppe, die aus zwei axial hintereinander angeordneten Axiallüftern besteht. Jeder der Lüfter weist ein Lüfterrad mit Lüfterflügeln auf, das von einem Antriebsmotor gedreht wird. Auf der Lufteinlass- bzw. Luftauslassseite des Lüfterrads sind mehrere Führungsflügel angeordnet, die eine Umlenkung der Luftströmung bewirken, um den Wirkungsgrad der Lüfterbaugruppe zu erhöhen. Ein Lüfterrad, das zusätzlich zu den Lüfterflügeln auch aktive Flügel im Sinne der vorliegenden Anmeldung aufweist, wird jedoch nicht offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine passive Lüfterbaugruppe bereitzustellen, die für eine effizientere Wärmeabführung sorgt, indem eine Luftströmung wirkungsvoll ausgenutzt wird.
Diese Aufgabe wird durch eine passive Lüfterbaugruppe nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine passive Lüfterbaugruppe bereitgestellt, die eine Mehrzahl von Führungsflügeln umfasst, die auf der Vorderseite eines Flügelrads angeordnet sind. Die Führungsflügel verlaufen unter etwa 90° relativ zu den Flügeln des Flügelrads. Somit strömt die Luftströmung im Betrieb durch die Führungsflügel bzw. überstreicht diese, wird in ihrer Strömungsrichtung umgelenkt und trifft in etwa unter 90° auf die Flügel des Flügelrads auf, so dass das Flügelrad effizient gedreht wird und der Wirkungsgrad der Wärmeabführung verbessert wird.
Eine passive Lüfterbaugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst eine Basis, ein mit der Basis verbundenes Flügelrad und eine Abdeckung, die vor dem Flügelrad angeordnet ist und mit der Basis verbunden ist.
Das Flügelrad weist eine Nabe, eine Mehrzahl von um die Nabe herum angeordneten Läuferflügeln, eine mit den Enden der Läuferflügel verbundene Trennwand, eine Mehrzahl von aktiven Flügeln, die um die Trennwand herum angeordnet sind, sowie eine Drehachse auf, die sich axial ausgehend von der Nabe erstreckt.
Die Basis umfasst einen Rahmen, einen Lagersitz, eine Mehrzahl von Verbindungselementen, die den Rahmen und den Lagersitz miteinander verbinden, sowie ein Lager, das in dem Lagersitz vorgesehen ist, um die Drehachse des Flügelrads zu lagern.
Die Abdeckung umfasst einen Rahmen, einen ortsfesten Abschnitt, eine Mehrzahl von Führungsflügeln, die um den ortsfesten Abschnitt herum angeordnet sind, einen ortsfesten Ring, der mit Enden der Führungsflügel verbunden ist, sowie eine Mehrzahl von Halteelementen, die den ortsfesten Ring und den Rahmen miteinander verbinden.
Der Führungsflügel der Abdeckung verläuft unter etwa 90° relativ zu dem Läuferflügel des Flügelrads. Somit strömt die Luftströmung im Betrieb durch die Führungsflügel, wird umgelenkt und trifft unter einem Winkel von etwa 90° auf die Läuferflügel auf, um so die Drehbewegung der aktiven Flügel zu treiben.
Die passive Lüfterbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Luftströmung effizient ausnutzen und den Wirkungsgrad der Wärmeabführung verbessern.
Figurenübersicht
Die Erfindung kann durch Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der Ausführungsbeispiele besser verstanden werden, die Bezug nehmen auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht der passiven Lüfterbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine Explosionsansicht der passiven Lüfterbaugruppe gemäß der 1
3 die Anordnung eines Führungsflügels und eines Läuferflügels gemäß der 2;
4 eine Schnittansicht einer passiven Lüfterbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
5A ein Geschwindigkeitsdiagramm einer Luftströmung, die in eine passive Lüfterbaugruppe einströmt, wobei die passive Lüfterbaugruppe keine Führungsflügel aufweist; und
5B ein Geschwindigkeitsdiagramm einer Luftströmung, die in die erfindungsgemäße passive Lüfterbaugruppe einströmt, wobei die Lüfterbaugruppe Führungsflügel aufweist.
Ausführliche Beschreibung
Wie in den 1, 2 und 4 gezeigt ist, umfasst eine passive Lüfterbaugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Basis 1, ein Flügelrad bzw. Schaufelrad 2, das auf der Basis 1 angebracht ist, sowie eine Abdeckung 3, die vor dem Flügelrad 2 angeordnet ist und mit der Basis 1 verbunden ist.
Das Flügelrad 2 umfasst eine Nabe 20, eine Mehrzahl von Läuferflügeln 22, welche die Nabe 20 umgeben, eine Trennwand 24, die mit Enden der Läuferflügel 22 verbunden ist, eine Mehrzahl von aktiven Flügeln 26, welche die Trennwand 24 umgeben, sowie eine Drehachse 28, die sich axial ausgehend von der Nabe 20 erstreckt.
Die Basis 1 umfasst einen Rahmen 10, einen Lagersitz 12, eine Mehrzahl von Rippen 14, die den Rahmen 10 und den Lagersitz 12 miteinander verbinden, sowie zumindest ein Lager 16, das in dem Lagersitz 12 vorgesehen ist, um die Drehachse 28 des Flügelrads 2 zu lagern. Bei dem Lager 16 kann es sich um ein Hülsenlager, ein Kugellager, ein magnetisches Lager oder irgendein anderes Lager handeln, das die Drehachse 28 stabil drehbeweglich lagern kann. Außerdem können eine Mehrzahl von Luftströmungs-Führungsflügeln die Rippen 14 in der Basis 1 ersetzen, um die Luftströmung zu führen.
Die Abdeckung 3 umfasst einen Rahmen 30, einen ortsfesten Abschnitt 32, eine Mehrzahl von Führungsflügeln 34, die um den ortsfesten Abschnitt 32 herum angeordnet sind, einen ortsfesten Ring 36, der mit Enden der Führungsflügel 34 verbunden ist, sowie eine Mehrzahl von Halteelementen 38, die den ortsfesten Ring 36 und den Rahmen 30 miteinander verbinden.
Wie in der 3 gezeigt, ist der Führungsflügel 34 der Abdeckung 3 in etwa senkrecht zu dem Läuferflügel 22 des Flügelrads 2. Wenn die Luftströmung durch den Führungsflügel 34 hindurch strömt bzw. diesen überstreicht, wird diese abgelenkt bzw. gedreht und trifft diese unter einem Winkel von etwa 90° auf den Läuferflügel 22 auf, welcher die Drehbewegung der aktiven Flügel 26 antreibt.
Wenn die passive Lüfterbaugruppe gemäß der Erfindung gemeinsam mit einem Luftströmungs-Erzeugungssystem eingesetzt wird, ist die Abdeckung 3 der passiven Lüfterbaugruppe mit dem Luftströmungsauslass 4 einer Luftströmungs-Erzeugungseinrichtung (beispielsweise einem Axiallüfter oder einem Gebläse) in dem Luftströmungs-Erzeugungssystem verbunden. Im Betrieb tritt die gesamte unter einem höheren Druck stehende Luftströmung, die von der Luftströmungs-Erzeugungseinrichtung erzeugt wird, durch die Führungsflügel 34 in die passive Lüfterbaugruppe ein. Die Führungsflügel 34 haben geneigte Oberflächen, um die Richtung der Luftströmung zu verändern, so dass die Luftströmung wirkungsvoll auf den Läuferflügeln 22 des Flügelrads 2 auftreffen kann.
Die Funktion der Führungsflügel 34 gemäß der Erfindung kann deutlich anhand der 5A und 5B erläutert werden. Die 5A ist ein Geschwindigkeitsdiagramm einer Luftströmung, die in eine passive Lüfterbaugruppe einströmt, wobei die passive Lüfterbaugruppe keine Führungsflügel aufweist. Die von einer Luftströmungs-Erzeugungseinrichtung erzeugte Luftströmung ist eine axial gerichtete Luftströmung unter einem höheren Druck und weist eine Geschwindigkeit v_in auf. Der Vektor v₂ der Geschwindigkeit v_in bestimmt die von der Luftströmung an dem Läuferflügel 22 verrichtete Arbeit, wobei von dem Vektor v₁ keine Arbeit verrichtet wird. Man erkennt, dass ein Teil der kinetischen Energie der Luftströmung verloren geht. Die 5B ist ein Geschwindigkeitsdiagramm einer Luftströmung, die in die erfindungsgemäße passive Lüfterbaugruppe einströmt, wobei die passive Lüfterbaugruppe Führungsflügel 34 aufweist. Wenn die axiale Luftströmung an dem Führungsflügel 34 vorbei streicht, ändert sich die Geschwindigkeit der axialen Luftströmung von v_in', die in etwa senkrecht zu dem Läuferflügel 22 ist. Dann kann die Luftströmung ihre gesamte Energie an den Läuferflügel 22 übergeben, so dass die kinetische Energie, die von dem Läuferflügel 22 auf den aktiven Flügel 26 übertragen wird, maximal ist. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad der Wärmeabführung des aktiven Flügels 26 signifikant verbessert.
Somit kann die passive Lüfterbaugruppe gemäß der Erfindung den Energietransfer wirkungsvoll verbessern und für einen besseren Wirkungsgrad der Wärmeabführung sorgen.
Wenngleich die Erfindung in beispielhafter Weise und anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Vielmehr sollen zahlreiche Modifikationen und ähnliche Anordnungen (wie diese dem Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sein werden) mit abgedeckt sein. Deshalb soll dem Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche die breitestmögliche Auslegung zuteil werden, um sämtliche solcher Modifikationen und ähnlichen Anordnungen mit zu umfassen.

Claims

Passive Lüfterbaugruppe, die durch eine Luftströmung angetrieben wird, die von einem Luftströmungs-Erzeugungssystem erzeugt wird, mit: einer Basis (1); einem Flügelrad (2), das auf der Basis (1) angebracht ist und eine Nabe (20) und eine Mehrzahl von Läuferflügeln (22) umffasst, die um die Nabe (20) herum angeordnet sind; und einer Abdeckung (3), die in Richtung der Luftströmung betrachtet stromaufwärts der Basis (1) angeordnet ist und eine Mehrzahl von Führungsflügeln (34) umfasst, die der Mehrzahl von Läuferflügeln (22) des Flügelrads (2) entsprechen, wobei das Flügelrad (2) außerdem eine Mehrzahl von aktiven Flügeln (26) umfasst, die um die Mehrzahl von Läuferflügeln (22) herum angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Führungsflügeln (34) geneigte Oberflächen aufweisen, um die Richtung der durch die Mehrzahl von Führungsflügeln (34) in die passive Lüfterbaugruppe einströmenden Luftströmung so zu verändern, dass diese auf die Läuferflügel (22) auftrifft, um ihre Energie auf die Läuferflügel (22) zu übertragen und so die aktiven Flügel (26) anzutreiben.
Passive Lüfterbaugruppe nach Anspruch 1, bei der sich jeder Führungsflügel (34) unter einem Winkel relativ zu dem entsprechenden Läuferflügel (22) des Flügelrads (2) erstreckt.
Passive Lüfterbaugruppe nach Anspruch 2, bei der der Winkel etwa 90° beträgt.
Passive Lüfterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Flügelrad (2) außerdem eine Trennwand (24) umfasst, die um die Mehrzahl von Läuferflügeln (22) herum angeordnet ist und mit den Enden der Läuferflügel (22) verbunden ist, um die Mehrzahl von Läuferflügeln (22) von den aktiven Flügeln (26) zu trennen.
Passive Lüfterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Basis (1) einen Rahmen (10), einen Lagersitz (12), um darin zumindest ein Lager (16) aufzunehmen, und eine Mehrzahl von Verbindungselementen (14) umfasst, die den Rahmen (10) und den Lagersitz (12) miteinander verbinden, und bei der das Flügelrad (2) eine Drehachse (28) aufweist, die sich bis in den Lagersitz (12) hinein erstreckt.
Passive Lüfterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Abdeckung (3) außerdem einen zweiten Rahmen (30), der mit der Basis (1) verbunden ist, einen ortsfesten Abschnitt (32), um den herum die Mehrzahl von Führungsflügeln (34) angeordnet sind, einen ortsfesten Ring (36), der mit Enden der Mehrzahl von Führungsflügeln (34) verbunden ist, und eine Mehrzahl von Halteelementen (38) umfasst, die den ortsfesten Ring (36) und den zweiten Rahmen (30) miteinander verbinden.
Passive Lüfterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Luftströmungs-Erzeugungssystem einen Axiallüfter oder ein Gebläse umfasst.