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Die
Erfindung betrifft einen Lüfterrad,
ein System und eine Getriebebaureihe.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lüfter weiterzubilden,
so dass die Kühlleistung
verbessert und die Umweltbelastung vermindert ist.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe bei dem Lüfterrad
nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, bei dem System nach
den in Anspruch 26 angegebenen Merkmalen und bei der Getriebebaureihe
nach den in Anspruch 29 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige
Merkmale der Erfindung eines Lüfterrads
sind, dass ein erster Lüfterflügel zu einem ersten
in Umfangsrichtung benachbarten Lüfterflügel einen ersten Winkelabstand
aufweist und der erste Lüfterflügel zu einem
zweiten in entgegengesetzter Richtung benachbarten Lüfterflügel einen
zweiten Winkelabstand aufweist, wobei der erste Winkelabstand kleiner
als der zweite Winkelabstand ist. Alternativ umfasst die Abfolge
in Umfangsrichtung der Winkelabstände von einem jeweiligen Flügel zum
in Umfangsrichtung nächstbenachbarten
Lüfterflügel mindestens
zwei verschiedene Sorten von Winkelabstandswerten. Somit ist eine
einfache Ausgestaltung angegeben, bei der die Lüfterflügel nicht notwendig regelmäßig angeordnet
sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Lüfterflügel periodische Anregungen
erzeugen, deren hauptsächlicher
Frequenzanteil niedriger liegt, als dies der Fall wäre, wenn
alle Winkelabstände
gleich groß wären. Insbesondere
liegt der Frequenzanteil höchstens
bei der Hälfte
derjenigen zu einer regelmäßigen Anordnung
der Lüfterflügel.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Lüfterflügel in Umfangsrichtung, insbesondere
entlang des Umfangs des Lüfterrads,
unregelmäßig beabstandet.
Vorzugsweise ist eine Anzahl n von Lüfterflügeln vorgesehen, wobei bei
gleichmäßigem Drehen
des Lüfterrads
um seine Achse die Lüfterflügel beim
Durchgang durch eine raumfeste Referenzrichtung eine Folge von Anregungen
bewirken, deren Periodendauer größer als
ein n-tel der Umdrehungszeit des Lüfterrades ist. Besonders vorzugsweise
ist die Periodendauer größer als
die Hälfte
oder gleich der Hälfte
der Umdrehungszeit des Lüfterrads.
Ganz besonders vorzugsweise ist die Periodendauer gleich der Umdrehungszeit
des Lüfterrads.
Somit ist vorteilhaft eine große
und ganz besonders vorzugsweise die größtmögliche Herabsetzung des hauptsächlichen
Frequenzbeitrags der lüfterflügelverursachten
Schwingungsanregungen erreichbar. Die Lärmbelastung der Umgebung durch
den Lüfterbetrieb
ist somit zumindest subjektiv reduzierbar, weil die Frequenz des
Lärmschalls
unter die Hörgrenze oder
in Bereiche verlegbar ist, in denen die Empfindlichkeit auf Geräusche beim
menschlichen Gehör
herabgesetzt ist. Zudem sind Resonanzeffekte zwischen den Anregungen
durch die Lüfterflügel und Schwingungen
durch den Betrieb des Getriebes reduzierbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeder Luftkanal begrenzt durch
zumindest Lüfterflügel, einen
Luftleitring und/oder einen Grundkörper, wobei der Querschnitt
des Luftkanals im Verlauf von innen nach außen ein Minimum aufweist. Somit
sind Luftkanale mit Düsenwirkung
ausgebildet. Diese Düsen
bewirken vorteilhaft ein gerichtetes Strömen der Kühlluft.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Minimum des Querschnitts
des Luftkanals durch ein Minimum des Abstandes zwischen dem Grundkörper und
dem Luftleitring bewirkt, insbesondere durch ein Minimum des Abstandes
zwischen den Schnittfiguren des Grundkörpers mit einer Axialebene
einerseits und des Luftleitrings mit der Axialebene andererseits. Vorteilhaft
umfasst das Lüfterrad
einen Grundkörper, Lüftenlügel und
einen Luftleitring, wobei der Grundkörper einen kegelstumpfförmigen Bereich
aufweist und zumindest jeweils zwei Lüfterflügel, ein Segments des kegelstumpfförmigen Bereichs
und ein Segment des Luftleitrings einen radial verlaufenden Luftkanal
bilden, dessen Querschnitt im radialen Verlauf ein Minimum aufweist.
Von Vorteil ist dabei, dass das Lüfterrad einfach fertigbar ist,
da die geometrischen Eigenschaften des Luftkanals, insbesondere die
Düsenform,
mit den Begrenzungsflächen
von Luftleitring und Grundkörper
einfach herstellbar und kontrollierbar ist. Zudem ist der Grundkörper des
Lüfterrads
zusätzlich
zu seiner Haltefunktion mit einer Luftleitfunktion belegt. Hierdurch
sind Teile einsparbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Querschnitt des Luftleitrings
an seiner Innenseite konvex geformt und an seiner Außenseite
konkav geformt, insbesondere derart geformt, dass die Wandstärke im Wesentlichen
konstant ist. Die Konstanz der Wandstärke hängt hierbei von den Fertigungstoleranzen
der Fertigungstechnik und von den Drehzahlen ab, bei denen der Lüfter eingesetzt
wird. Die Außenform
des Luftleitring folgt somit im Wesentlichen der Innenform des Luftleitrings,
und es ist eine vorteilhafte Form des Luftleitrings bei gleichzeitig
geringem Materialeinsatz ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass
für den Luftleitring
wenig Material eingesetzt werden muss, so dass sein Massenträgheitsmoment
möglichst
gering ist.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Grundkörper einen
kegelstumpfförmigen
Bereich auf und der Luftleitring ist in einen mathematischen Kegel
konzentrisch derart einbeschreibbar, dass der Luftleitring den mathematischen
Kegel in einem ersten und einem zweiten axialen Bereich berührt und
in einem dritten axialen Bereich zwischen Luftleitring und dem mathematischen
Kegel ein Mindestabstand vorgesehen ist, wobei der dritte axiale
Bereich zwischen dem ersten axialen Bereich und dem zweiten axialen
Bereich angeordnet ist, und zumindest jeweils zwei Lüfterflügel, ein
Segment des kegelstumpfförmigen
Bereichs und ein Segment des Luftleitrings einen nach außen verlaufenden
Luftkanal bilden. Von Vorteil ist dabei, dass die mit konstruktionstechnisch
und fertigungstechnisch einfach handhabbaren geometrischen Formen
ein düsenartiger Luftkanal
bereitstellbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung sind mindestens zwei verschiedenartige
Luftkanäle
an einem Lüfterrad
gebildet. Vorzugsweise ist jeder Luftkanal durch eine geometrische
Größe beschreibbar, und
die Abfolge der geometrischen Größe der Luftkanäle stellt
bei einer Umdrehung des Lüfters
eine unregelmäßige Folge
dar. Besonders vorzugsweise ist die geometrische Größe jedes
Luftkanals der Winkel zwischen den begrenzenden Lüfterflügeln oder
der Winkel eines begrenzenden Lüfterflügels zu
einer lüfterfesten
Referenzrichtung. Alternativ ist die geometrische Größe jedes
Luftkanals die Winkelposition des Schwerpunkts oder der Mittenebene
des Luftkanals oder der Winkel einer ausgezeichneten Richtung des Luftkanals
zu einer lüfterfesten
Referenzrichtung. Somit sind einfache geometrische Kenngrößen angegeben,
die zur Ausbildung eines erfindungsgemäßen Lüfterrads heranziehbar sind.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung liegt der von allen Lüfterflügeln gebildete
Schwerpunkt im Zentrum des Lüfters.
Von Vorteil ist dabei, dass bei verminderter Geräuschbelastung Zusatzbelastungen der
Lager und des Materials durch Unwucht vermieden werden.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die maximale axiale Ausdehnung
der Lüfterflügel größer als
die maximale axiale Ausdehnung des Luftleitrings.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die maximale axiale Ausdehnung
der Lüfterflügel mehr als
doppelt so groß wie
die maximale axiale Ausdehnung des Luftleitrings. Von Vorteil ist
dabei, dass ein radiales oder seitlich schräges Abströmen der Kühlluft ermöglicht ist. Somit ist das Lüfterrad
bei verschiedenen Getrieben oder allgemein Systemen mit Lüfter einsetzbar.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die maximale radiale Ausdehnung
der Lüfterflügel größer als
die minimale radiale Ausdehnung des Luftleitrings. Von Vorteil ist
dabei, dass große
Luftaustritte ausgebildet sind, durch die Kühlluft auf das zu kühlende Gehäuse leitbar
ist.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Lüfterflügel auf der Ansaugseite bis
zu einem Radius axial zurückgenommen,
insbesondere um mehr als ein Drittel der maximalen axialen Ausdrehung
der Lüfterflügel. Von
Vorteil ist dabei, dass in geringem Abstand zum Lüfterrad
eine Lüfterhaube
aufsetzbar ist, wobei an den Ansaugöffnungen oder Lufteinlässen von
den Lüfterflügeln erzeugte
Geräusche
verminderbar sind.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung weist jeder Lüfterflügel eine Symmetrieebene auf,
in der vorzugsweise die Drehachse des Lüfterrads liegt. Somit ist auf
einfache Weise ein drehsinninvariantes Lüfterrad ausgebildet, und es
strömt
Kühlluft
immer in der gleichen Richtung durch die Luftkanäle.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die radiale Ausdehnung des
Grundkörpers
kleiner als der Außendurchmesser
des Lüfterrads,
insbesondere wenigstens fünfzehn
Prozent kleiner als der Innendurchmesser des Luftleitrings. Somit
sind vorteilhafte geometrische Verhältnisse ausgebildet, bei denen die
Kühlluft
besonders effektiv strömen
kann.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung bilden die Luftkanäle jeweils
einen Luftaustritt, der einen radial ausgerichteten und einen axial
ausgerichteten Teilbereich umfasst. Somit ist das Lüfterrad
an verschiedenen Getrieben, insbesondere direkt vor einer Gehäusewand
oder an einem Kegelradtopf, betreibbar.
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Wichtige
Merkmale der Erfindung eines Systems, insbesondere eines Getriebes,
sind, dass ein Lüfter
mit einem Lüfterrad
mit Lüfterflügeln und
einer Lüfterhaube
umfasst ist, wobei die Lüfterhaube
das Lüfterrad
zumindest teilweise umgibt und die Lüfterhaube einen Bereich mit
axialen Lufteinlässen
aufweist, wobei die Lüfterflügel in einem
ersten Teilbereich des Bereichs mit axialen Lufteinlässen einen konstanten
Abstand von der Lüfterhaube
aufweisen und in einem zweiten Teilbereich des Bereichs mit axialen
Lufteinlässen
der Abstand der Lüfterflügel von
der Lüfterhaube
größer als
der konstante Abstand im ersten Teilbereich ist, insbesondere mehr als
doppelt so groß.
Somit sind besonders vorteilhafte Strömungsverhältnisse erreicht, und die Geräuschentwicklung
an einer Lüfterhaube
durch vorbeistreifende Lüfterflügel ist
vermindert.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung erstrecken sich die Lüfterflügel radial über den
Bereich mit axialen Lufteinlässen
hinaus. Somit ist die Kühlluft besonders
vorteilhaft ansaugbar.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Lüfterrad auf einer Welle des
Getriebes, insbesondere der eintreibenden Welle, angeordnet. Somit
ist ein separater Motor für
den Antrieb des Lüfterrads
verzichtbar.
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Wichtige
Merkmale der Erfindung einer Getriebebaureihe mit Varianten, die
jeweils einen Lüfter mit
Lüfterrad
und mindestens eine Getriebestufe umfassen, sind, dass ein Lüfterrad
in einer ersten Variante auf der eintreibenden Welle einer Kegelradstufe montiert
ist und dass das Lüfterrad
in einer zweiten Variante auf der eintreibenden Welle eines Stirnradstufe
montiert ist. Vorzugsweise ist in der ersten Variante Luft durch
Luftkanäle
radial leitbar und in der zweiten Variante Luft durch die Luftkanäle in einem Winkel
zur radialen Richtung und in einem Winkel zur axialen Richtung,
insbesondere in einer Axialebene des Lüfterrads schräg zur Achse
des Lüfterrads.
Von Vorteil ist dabei, dass die Teilevielfalt in einer Getriebebaureihe
reduziert ist, und dass die Variationsmöglichkeiten für die Lüftermontage
erhöht
ist.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung deckt in der ersten Variante eine
Gehäusewand
des Getriebes den Luftaustritt der Luftkanäle teilweise ab, insbesondere
den axial orientierten Teilbereich des Luftaustritts. Somit ist
vorteilhaft die Kühlluft
in radialer Richtung um das Getriebegehäuse herum leitbar. Es wird
somit eine gute Kühlleistung
bewirkt.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht
auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich
weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten
von Ansprüchen
und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung
und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder
der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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- 10
- Grundkörper
- 11
- Lüfterflügel
- 12
- Luftleitring
- 13
- Nabe
- 20
- Auflagering
- 21
- Auflagekante
- 22
- radiale
Begrenzungskante
- 23
- äußere Begrenzungskante
- 30
- Segment
- 31
- erster
Lüfterflügel
- 32
- zweiter
Lüfterflügel
- 33
- erster
Leitring
- 34
- zweiter
Leitring
- 35
- kegelstumpfförmiger Bereich
- 36
- Referenzrichtung
- w1,
w2, w3
- Winkel
- 40
- Zurücknehmung
- 41
- radiale Öffnung
- 42
- Kegelmantel
- 43,
44
- Schnittkreis
- 50
- Getriebe
- 51
- Lüfterhaube
- 52
- Rahmen
- 53
- Welle
- 54
- Zwischenteil
- 55
- Lufteinlässe
- 56
- Luftauslässe
- 57
- Lüfter
- 60
- Zwischenraum
- 61
- Kegelradtopf
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Die
Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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Es
zeigt
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1 eine
Ansicht eines Lüfterrads
von vorn,
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2 eine
Ansicht des Lüfterrads
aus 1 von hinten,
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3 eine
Draufsicht auf die Vorderseite des Lüfterrads aus 1,
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4 den
Schnitt des Lüfterrads
entlang einer in 3 mit A-A bezeichneten Axialebene,
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5 eine
Ansicht eines Getriebes mit montiertem Lüfter
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6 eine
Seitenansicht des Getriebes aus 5 mit aufgeschnittener
Lüfterhaube
und aufgeschnittenem Lüfterrad.
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1 zeigt
ein Lüfterrad
für einen
Lüfter
eines Getriebes. Das Lüfterrad
umfasst zumindest einen Grundkörper 10 mit
einer Nabe 13, Lüfterflügel 11 und
einen Luftleitring 12.
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Das
Lüfterrad
ist zur Montage auf einer Welle eines Getriebes vorgesehen. Hierzu
wird die Nabe 13 auf die Welle gesteckt zur kraftschlüssigen Verbindung
mit derselben.
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Das
Lüfterrad
wird durch die Welle angetrieben. Die Welle treibt somit die Lüfterflügel 11 an,
wodurch eine in etwa radial oder schräg nach außen gerichtete Luftströmung erzeugt
wird. Diese Richtung der Luftströmung
ist unabhängig
vom Drehsinn des Lüfterrads,
da jeder Lüfterflügel 11 eine
Symmetrieebene aufweist, in der die Drehachse des Lüfterrads liegt.
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Der
Grundkörper 10,
der Luftleitring 12 und jeweils zwei benachbarte Lüfterflügel 11 bilden
Luftkanäle,
durch die Luftströmung
geleitet wird.
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2 zeigt
die Rückseite
des Lüfterrads
aus 1. Ein Auflagering 20 des Grundkörpers 10 und die
Auflagekanten 21 jedes Lüfterrads 11 liegen
in einer gemeinsamen Ebene. Somit ist ein Betrieb des Lüfterrads
dicht an der Gehäusewand
eines Getriebes durchführbar,
wobei die beschriebene Ebene parallel zu der Gehäusewand des Getriebes ausgerichtet
und in geringem Abstand zu dieser angeordnet ist.
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Das
Lüfterrad
mit Grundkörper,
Lüfterflügeln und
Leitring ist vorzugsweise einstückig
hergestellt, insbesondere als Gussteil aus Aluminium oder Kunststoff,
wobei im Fall einer Verwendung von Kunststoff besonders vorzugsweise
der Kunststoff zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung elektrisch
leitfähig
ausgebildet ist.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel
ist das Lüfterrad
aus Stahl gefertigt.
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In
montierter Position formen – wie
in 2 dargestellt – die radialen Begrenzungskanten 22,
die äußere Begrenzungskante 23 des
Luftleitrings 12 und die Gehäusewand eine Öffnung,
durch die die Luftströmung
in radial nach außen
geleitet wird. Der Luftleitring 12 erstreckt sich somit
nicht über
die gesamte axiale Länge
des Lüfterrads
und insbesondere der Lüfterflügel 11.
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3 zeigt
eine Draufsicht der Vorderseite des Lüfterrads nach 1.
Auf dem Grundkörper 10 sind
die Lüfterflügel 11 angebracht,
wobei die Lüfterflügel 11 jeweils
eine Symmetrieebene aufweisen, die die Rotationsachse des Lüfterrads
enthält.
Die Lüfterflügel 11 stehen
somit im Wesentlichen, also abgesehen von Schrägungen der Oberflächen der Lüfterflügel 11,
senkrecht auf einem ringartigen, kegelstrumpfförmigen Bereich 35 des
Grundkörpers 10.
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Jeder
Lüfterflügel 11 ist
in bezug auf eine lüfterfeste
Referenzrichtung 36 jeweils in einem Winkel w1 angeordnet.
Die Lüfterflügel 11 sind
unregelmäßig angeordnet:
Insbesondere sind die Differenzbeträge je zweier Winkel w1 nicht
als ganzzahliges Vielfaches eines Grundbetrags darstellbar. Somit
werden Resonanzanregungen durch die Lüfterflügel 11 vermindert,
insbesondere wird die Frequenz der Resonanzanregungen herabgesetzt.
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Die
unregelmäßige Anordnung
der Lüfterflügel bewirkt,
dass beim Durchlauf der Lüfterflügel 11 durch
eine radial verlaufende, raumfeste Referenzrichtung eine Anregung
erzeugt wird, deren zeitlicher Verlauf eine Periodendauer aufweist,
die mit der Umdrehungszeit des Lüfterrads übereinstimmt.
Bezeichnet w1.i den Winkel w1 des i-ten Lüfterflügels, wobei i kleiner oder
gleich der Gesamtzahl n der Lüfterflügel 11 – im Ausführungsbeispiel
9 – ist,
so ist durch die fortlaufende Abfolge der Winkel w1.1, w1.2, w1.3,
..., w1.n, w1.1, w1.2, w1.3, ... eine periodische Zahlenfolge definiert,
deren kleinste Periodenlänge
gerade n ist.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel ist
die Periodenlänge
der Zahlenfolge eine Zahl größer als
eins, vorzugsweise zwei, besonders vorzugsweise n/2 oder (n-1)/2,
je nachdem, welche der bei den letztgenannten Alternativen eine
ganze Zahl ergibt. Somit erfolgt bei einem Betrieb des Lüfters die hauptsächliche
Schwingungsanregung in einem niedrigeren Frequenzband, als dies
bei regelmäßiger Anordnung
der Lüfterflügel der
Fall wäre.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel weist
das Lüfterrad
eine Spiegel-Symmetrieebene auf,
in der vorzugsweise die Drehachse des Lüfterrades enthalten ist.
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Der
Außendurchmesser
des Grundkörper 10 in 3 ist
deutlich kleiner als der Außendurchmesser
des Lüfterrads
gewählt.
Vorzugsweise beträgt
der Außendurchmesser
des Grundkörpers 10 zwei
Drittel des Außendurchmessers
des Lüfterrads
und damit des Luftleitrings 12, und besonders vorzugsweise
ist der Außendurchmesser
des Grundkörpers 10 gegenüber dem
Innendurchmesser des Luftleitrings 12 um zehn bis zwanzig
Prozent reduziert. Somit sind günstige
Strömungsverhältnisse
für den
Lüfter
erreichbar.
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Der
Luftleitring 12 ist aus einem ersten Leitring 33 und
einem zweiten Leitring 34 zusammengesetzt, die jeweils
für sich
ringartig und kegelstumpfförmig
ausgebildet sind. Der Öffnungswinkel
des zweiten Leitrings 34 ist größer gewählt als der Öffnungswinkel
des ersten Leitrings 33.
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Jeweils
ein erster Lüfterflügel 31,
ein zweiter Lüfterflügel 32,
ein von diesen eingeschlossenes Segment 30 des kegelstumpfförmigen Bereichs 35 des
Grundkörpers 10 und
ein von den beiden Lüfterflügeln 31, 32 eingeschlossenes
Segment 37 des Luftleitrings 12 bilden eine Luftkanal,
durch welchen bei Betrieb Luft strömt.
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Jeder
dieser derart gebildeten Luftkanäle weist
einen Öffnungswinkel
oder Winkelabstand w2, also den Winkel zwischen den begrenzenden
Lüfterflügeln 31, 32,
also zwischen zwei nächsten
Nachbarn, auf und einen Winkel w3 der Mittenebene des Luftkanals
in Bezug auf eine Referenzrichtung 36. Der Öffnungswinkel
w2 ergibt sich somit jeweils aus der Differenz der Winkel w1 zu
den begrenzenden Lüfterflügeln 31, 32.
Der Winkel w3 unterscheidet sich im Beispiel nach der 3 von
den Winkeln w1 zu den begrenzenden Lüfterflügeln 31, 32 jeweils
um einen konstanten, das heißt
von der Nummer der Lüfterflügel unabhängigen,
Betrag. Die Abfolge der Öffnungswinkel
w2 und die Abfolge der Winkel w3 definiert jeweils eine unregelmäßige Zahlenfolge.
Bei unsymmetrischen Ausformungen der Luftkanäle und/oder Lüfterflügel ändern sich
die Zusammenhänge
der Winkel w1, w2, w3 untereinander entsprechend. Insbesondere sind
zur Definition der Winkel statt der erwähnten Mittenebenen ausgezeichnete Richtungen,
beispielsweise Richtungen von Kanten der Lüfterflügel, verwendbar.
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4 zeigt
eine Schnittansicht entlang der in 4 mit A-A
bezeichneten Axialebene.
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Die
Lüfterflügel 11 weisen
in etwa rechtwinklige Zurücknehmungen 40 auf,
so dass die Lüfterflügel 11 bei
Betrieb an einem ersten Bereich einer in der 4 von oben
aufzusetzenden Lüfterhaube
in einem geringeren Abstand entlangstreichen als in einem zweiten
Bereich. Dieser zweite Bereich enthält Lufteinlässe für die Luftzufuhr zum Lüfterrad,
und durch die Zurücknehmung 40 werden
periodische Schwingungsanregnungen an den Lufteinlässen durch
ein Vorbeistreichen der Lüfterflügel 10 in
großer
Nähe vermieden.
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Der
Grundkörper 10 umfasst
zumindest eine Nabe 13 zur kraftschlüssigen Verbindung des Lüfterrads
auf einer Welle und einen kegelstumpfförmigen Bereich 35.
Dieser kegelstumpfförmige
Bereich 35 formt mit dem ersten Leitring 33 und
dem zweiten Leitring 34 einen düsenförmigen Luftkanal, wobei die düsenartige
Verengung in etwa bei dem minimalen Abstand m von Luftleitring 12 und
Grundkörper 12 gebildet
ist. Dieser minimale Abstand m bewirkt einen minimalen Querschnitt
des durch ein Segment des Luftleitrings 12, ein Segment
des kegelstumpfförmigen
Bereichs 35 und zwei benachbarte Lüfterflügel 11 begrenzten
Luftkanals, wobei dieser Querschnitt in etwa an derselben Position
wie der minimale Abstand angenommen wird. Die genaue Position des minimalen
Querschnitts in Bezug auf den minimalen Abstand hängt von
der konkreten Gestaltung des Querschnitts des Luftleitrings 12 und
des kegelstumpfförmigen
Bereichs ab.
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Der
Luftleitring 12 ist zumindest aus einem ersten Leitring 33 und
einem zweiten Leitring 34 gebildet, wobei der Öffnungswinkel
des kegelstumpfförmigen
ersten Leitrings 33 kleiner ist als der Öffnungswinkel
des kegelstumpfförmigen
zweiten Leitrings 34. Erster Leitring 33 und zweiter
Leitring 34 sind entlang eines konzentrischen Rings verbunden.
Die Gestaltung der Öffnungswinkel
der Leitringe 33, 34 ist derart, dass der Luftleitring 12 in
einen Kegelmantel 42 einbeschreibbar ist, wobei der Kegelmantel 42 den Luftleitring 12 an
zwei konzentrischen Schnittkreisen 43, 44 berührt, der
Kegelmantel 42 aber das Innere des Luftleitrings 12 nicht
schneidet. Der Luftleitring 12 weist somit einen axialen
Querschnitt auf, dessen Außenkontur
konkav geformt ist.
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Auf
der der Welle zugewandten Innenseite des Luftleitrings 12 ist
dementsprechend – um
eine konstante Wandstärke
auszubilden – eine
konvexe Oberfläche
ausgebildet, wobei konvex die Eigenschaft meint, dass die Verbindungslinie
zweier Punkte auf der Innenseite des Luftleitrings 12 immer
zumindest teilweise im Inneren des Luftleitrings 12 verläuft.
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Die
Innenkontur des Querschnitts des Luftleitrings 12 ist somit
mit entgegengesetztem Vorzeichen gekrümmt wie die Außenkontur
des Querschnitts des kegelstumpfförmigen Bereichs 35,
insbesondere dessen radialen Auslaufs. Beide Konturen sind somit
konvex geformt, wobei die konvexen Ausformungen aufeinander zu gerichtet
sind.
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Aus
der beschriebenen Gestaltung von erstem Leitring 33 und
zweiten Leitring 34 resultiert eine Verengung und ein minimaler
Abstand m, der einen Düseneffekt
in dem zugehörigen
Luftkanal bewirkt.
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In
alternativen Ausbildungsbeispielen ist die Innenseite des Luftleitrings
konvex gestaltet, aber nicht durch zwei verbundene Kegelstümpfe, sondern durch
beispielsweise eine parabelförmige
oder eine kreisbogenförmige
Querschnittskontur beschrieben. Auch in diesen Fällen bewirkt eine resultierende Querschnittsverengung
einen Düseneffekt,
mit dem ein Luftstrom leitbar ist.
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Der
Luftleitring 12 erstreckt sich axial nicht über die
gesamte Länge
des Lüfterrads,
insbesondere der Lüfterflügel 11.
Vielmehr endet der zweite Leitring 34 in einem axialen
Abstand von der durch den Auflagering 20 definierten Ebene.
Hierdurch ist eine radiale Öffnung 41 für die Luftkanäle gebildet,
durch die – in
montiertem Zustand – Luft
in radialer Richtung entlang der Gehäusewand des Getriebes leitbar ist.
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5 zeigt
eine Getriebe 50 mit montiertem Lüfter 57. Eine Lüfterhaube 51 umgibt
das Lüfterrad. Zur
Darstellung ist in 5 nur eine Hälfte der Lüfterhaube 51 gezeigt.
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Die
Nabe 13 des Lüfterrads
sitzt auf einem Zwischenteil 54 und ist kraftschlüssig mit
diesem verbunden, wobei das Zwischenteil 54 wiederum auf
einer Welle 53 des Getriebes angeordnet und zumindest formschlüssig mit
dieser verbunden ist. Die Welle 53 ist die eintreibende
Welle des Getriebes 50.
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Die
Lüfterhaube 51 weist
einen ringförmigen Bereich
mit Lufteinlässen 55 auf,
durch den der Lüfter Luft
ansaugt. Die axiale Ausrichtung der Lüfterflügel 11 bewirkt, dass
unabhängig
vom Drehsinn in derselben axialen Richtung angesaugt wird. Somit
ist die Ansaugseite des Lüfterrads
eindeutig definiert als die Seite, durch welche die Luft einströmt. Die
Luftkanäle weisen
eine Öffnung
auf, durch die demnach unabhängig
vom Drehsinn Luft austritt. Somit ist ein Luftaustritt gebildet.
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Der
Durchmesser des Bereichs mit Lufteinlässen 55 ist gleich
dem Innendurchmesser des ersten Leitrings 33.
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Die
Lüfterflügel 11 streifen
bei einer Drehbewegung an den Lufteinlässen 55 vorbei. Zur
Geräuschminderung
weisen die Lüfterflügel 11 jeweils eine
Zurücknehmung 40 auf,
so dass nur ein Teilbereich des Bereichs der Lufteinlässe 55 von
den Lüfterflügeln 11 in
geringem Abstand überstrichen
wird, während
ein anderer, radial weiter innen liegender Teilbereich in größerem Abstand überstrichen
wird. Die radiale Ausdehnung des radial weiter innen liegenden Teilbereichs
ist größer als
die radiale Ausdehnung des radial weiter außen liegenden Teilbereichs.
Somit sind Pfeifgeräusche
vermindert.
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6 zeigt
den Lüfter
aus 5 in einer Seitenansicht. Das Lüfterrad
ist über
einem Kegelradtopf 61 montiert.
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Durch
Lüfterflügel 11 ist
Luft bewegbar, die durch den kegelstumpfförmigen Bereich 35 und
den ersten Leitring 33 und den zweiten Leitring 34 auf Luftauslässe 56 geleitet
werden.
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Zwischen
Lüfterhaube 51 und
erstem Leitring 33 ist ein Zwischenraum 60 vorgesehen.
Wie durch Vergleich mit 4 ersichtlich ist, ist die Zurücknehmung 40 der
Lüfterflügel 11 in
axialer Richtung etwa doppelt so lang wie die axiale Ausdehnung des
Zwischenraums 60.
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Die
entlang der radiale Begrenzungskante 22 der Lüfterflügel 11 vorgesehene
Zurücknahme des
zweiten Leitrings 34 ermöglicht eine Montage des Lüfterrads
auf einer Welle, die aus einer Seitenwand des Getriebes 50 ragt.
Dies ist beispielsweise bei Stirnradgetrieben der Fall. In diesem
Fall ist das Lüfterrad
direkt vor dieser Seitenwand montierbar, und die von den Lüfterflügeln 11 bewegte
Luft strömt radial
nach außen
und somit entlang der Gehäusewand.
Die Gehäusewand
deckt einen Teilbereichs des Luftaustritts der Luftkanäle ab, und
zwar denjenigen Teilbereich, der axial ausgerichtet ist, dessen Flächennormale
also parallel zur Wellenachse angeordnet ist. Somit ist bei einer
Montage vor einer Gehäusewand
der in 6 durch einen Kegelradtopf 61 geschaffene
Abstand des Lüfterrads
vom Gehäuse des
Getriebes 50 verzichtbar, denn die Luft wird in diesem
Fall radial nach außen
geleitet. Hierdurch ist ein kompaktes Baumaß des Getriebes mit Lüfter erreichbar.
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Durch
die Verwendung eines Lüfterrads
bei unterschiedlichen Varianten von Getrieben wird eine Baureihe
gebildet, bei deren Varianten solche Komponenten, die den Lüfter, insbesondere
das Lüfterrad bilden,
einheitlich einsetzbar sind. Somit ist die Teilevielfalt der Baureihe
reduziert.