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Die
Erfindung betrifft einen Radiallüfter.
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Zur
Kühlung
von Motoren, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, werden regelmäßig Kühlsysteme mit
einem Lüfter
eingesetzt. Typischerweise werden hierzu Axiallüfter genutzt, die bei der Fahrt
des Kraftfahrzeugs durch den Fahrtwind axial durchströmt werden.
Somit muss der Lüfter
bei der Fahrt nicht durchgehend betrieben werden. Häufig kommt
es allerdings im Bereich des Antriebsmotors bzw. des Lüfters zu
unzureichend durchströmten
Zonen. Diese führen
nachteilig zu Heißpunkten
im Kühlsystem bzw.
im Bereich des Motors. Ferner weisen derartige Axiallüfter einen
geringen Wirkungsgrad auf.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Lüfter bereitzustellen,
der einen höheren
Wirkungsgrad aufweist, Heißpunkte
vermeidet und zugleich effizient betrieben werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Radiallüfter mit
den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen,
der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
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Der
erfindungsgemäße Lüfter ist
ein Radiallüfter.
Ein solcher Radiallüfter
besteht aus zumindest einer geschlossenen Deckscheibe, auf welcher über den
Umfang verteilt radial gerichtete Schaufeln angeordnet sind. Die
Deckscheibe ist drehend angetrieben. So saugt der Lüfter von
der der Deckscheibe gegenüberliegenden
Seite in axialer Richtung Luft an und gibt diese durch die Schaufeln
in radialer Richtung nach außen
ab. Die geschlossene Deckscheibe des Radiallüfters hat bei herkömmlichen
Radiallüftern
den Nachteil, dass eine axiale Durchströmung des Lüfters auch im ausgeschalteten
Zustand nicht möglich
ist. Daher weist der erfindungsgemäße Radiallüfter zumindest eine axiale
Durchströmungsöffnung auf.
Dabei ist der Radiallüfter
derart ausgebildet, dass die Durchströmungsöffnung im Betrieb des Radiallüfters verschließbar ist.
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Als
Radiallüfter
weist der erfindungsgemäße Lüfter einen
deutlich höheren
Wirkungsgrad verglichen mit den typischerweise eingesetzten Axiallüftern auf.
Vorteilhaft ist der Radiallüfter
auch mit einer höheren
Laufruhe als ein Axiallüfter
betreibbar. Damit verbessert sich beim Einsatz des Radiallüfters in
einem Kraftfahrzeug die Fahrzeugakustik deutlich. Darüber hinaus
erlaubt die axiale Durchströmungsöffnung zugleich
eine axiale Durchströmung
des Radiallüfters
durch anströmende
Luft. Insbesondere in Kraftfahrzeugen, etwa im Falle eines Kühlerlüfters, muss
der Radiallüfter
daher nicht kontinuierlich betrieben werden, sondern kann stattdessen
durch anströmende
Luft – beispielsweise
durch den Fahrtwind – axial
durchströmt
werden. Somit weist der erfindungsgemäße Radiallüfter diesbezüglich keine
Einschränkung
gegenüber
herkömmlich
eingesetzten Axiallüftern
auf.
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Im
Betrieb, d. h. bei Drehung, des erfindungsgemäßen Radiallüfters, ist die Durchströmungsöffnung verschließbar. Dadurch
wird erreicht, dass die Durchströmöffnung im
Betrieb den Wirkungsgrad des Radiallüfters im Wesentlichen nicht beeinträchtigt,
da sie verschlossen wird. Insofern können hier erfindungsgemäß die Vorteile
eines Radiallüfters
mit dem eines Axiallüfters,
insbesondere für
den Einsatz als Kühlerlüfter in
einem Kfz, vereint werden. Im Betrieb des Lüfters werden die Vorteile des
Radiallüfters,
insbesondere der höhere
Wirkungsgrad ausgenutzt. Gleichzeitig wird jedoch, wenn der Radiallüfter nicht
im Betrieb ist, aufgrund der dann geöffneten zumindest einen Durchströmungsöffnung,
eine axiale Durchströmbarkeit
des Lüfters
gewährleistet.
Insofern weist der Lüfter
im Stillstand dann ähnliche
Eigenschaften auf, wie ein herkömmlicher
Axiallüfter.
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Bevorzugt
weist der Radiallüfter
eine Verschlusssteuerung auf, die zum Öffnen und/oder zum Verschließen der
Durchströmungsöffnung ausgebildet
ist. Vorteilhaft öffnet
bzw. verschließt
die Verschlusssteuerung die Durchströmungsöffnung in Abhängigkeit
von einem oder mehreren Betriebsparametern des Radiallüfters. Insbesondere
wenn der maximale Wirkungsgrad des Axiallüfters im Betrieb erforderlich
ist, werden die Durchströmöffnung oder die
Durchströmöffnungen
von der Verschlusssteuerung verschlossen.
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Zweckmäßigerweise
weist der Radiallüfter einen
Drehantrieb auf. Beispielsweise kann der Drehantrieb eine antreibende
Welle umfassen. Eine solche Welle wird beispielsweise in bekannter
Weise von einem Elektromotor angetrieben und greift bevorzugt an
der der oben genannten Deckscheibe des Radiallüfters zum drehenden Antrieb
an. Abhängig von
der Winkelbeschleunigung oder der Winkelgeschwindigkeit des Drehantriebes öffnet bzw.
schließt die
Verschlusssteuerung dabei die Durchströmungsöffnung. In diesem Fall bilden
also Winkelbeschleunigung und/oder Winkelgeschwindigkeit die vorgenannten
Betriebsparameter des Radiallüfters.
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Vorteilhafterweise
schließt
die Verschlusssteuerung die Durchströmungsöffnung, wenn der Drehantrieb
winkelbeschleunigt und/oder mit konstanter Winkelgeschwindigkeit
dreht und öffnet
die Durchströmungsöffnung,
wenn der Drehantrieb verlangsamt und/oder die Drehung einstellt.
Soll bei dem Radiallüfter,
etwa bei einem Kraftfahrzeug, angeströmte Luft wie etwa Fahrtwind
durch die Durchströmungsöffnung des
Laufrades strömen,
wird hierzu der Drehantrieb des Lüfters bei der Fahrt abgestellt oder
die Drehung verlangsamt, so dass sich die Durchströmungsöffnungen öffnen. Bei
verlangsamter Fahrt bzw. bei Stillstand des Kraftfahrzeuges und gleichzeitig
erforderlicher Kühlung
hingegen kann der Drehantrieb wieder in Drehung versetzt bzw. die Drehung
beschleunigt werden. Dabei wird die Durchströmungsöffnung geschlossen, sodass
das der Lüfter
einen hinreichend hohen Volumenstrom und damit beispielsweise eine
hohe Kühlleistung
erzielen kann. Besonders vorteilhaft lässt sich die von Winkelbeschleunigung
bzw. -verlangsamung des Drehantriebes abhängige Verschlusssteuerung durch
die Nutzung von Trägheitskräften realisieren,
wie es weiter unten beschrieben ist.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist bei dem Radiallüfter die
Verschlusssteuerung eine koaxial zum Laufrad drehbewegliche Verschlussscheibe
mit zumindest einem Verschlusselement auf. Das heißt das Laufrad
und die Verschlussscheibe sind um dieselbe Achse relativ zueinander drehbar.
Dieses Verschlusselement schließt
die zumindest eine Durchströmungsöffnung in
einer ersten relativen Drehstellung von Laufrad und Verschlussscheibe
und gibt sie in einer zweiten relativen Drehstellung frei. So kann
die Durchströmungsöffnung beispielsweise
geöffnet
werden, indem die Verschlussscheibe gegenüber dem Laufrad verdreht wird,
bzw. das Laufrad gegenüber
der Verschlussscheibe verdreht wird.
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Vorzugsweise
sind Laufrad und Verschlussscheibe in der vorgenannten zweite Drehstellung kraftbeaufschlagt,
insbesondere mittels eines Federelements. So kann die Öffnung der
Durchströmungsöffnungen
verstärkt
bzw. erzwungen werden. Das bedeutet die Kraftbeaufschlagung öffnet die
Durchströmöffnungen.
Zum Schließen
muss eine Kraft erzeugt werden, welche diese Kraft bzw. Vorspannung überwindet.
Auf diese Weise kann beispielsweise sichergestellt werden, dass
beim Stillstand des Lüfters die
eine bzw. mehreren Durchströmungsöffnungen stets
geöffnet
sind, sodass der Lüfter
beispielsweise vom Fahrtwind eines Kraftfahrzeuges durchströmt werden
kann.
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Zweckmäßigerweise
weist der Querschnitt der Durchströmungsöffnung die Form eines Kreissektors
oder Kreisringsektors auf, sodass bereits mittels kleiner Winkeldrehungen
des Laufrades und/oder der Verschlussscheibe eine Durchstrbmungsbffnung
mit möglichst
großer
Querschnittsfläche
verschließ-
bzw. öffenbar
ist. Geeigneterweise weist auch die Verschlussscheibe Öffnungen
in Form eines Kreis- bzw. Kreisringsektors auf, etwa dergestalt,
dass die Öffnung
der Verschlussscheibe und die Durchströmungsöffnung des Laufrads einander überlappen.
Zum Schließen
der Durchströmungsöffnung werden
Laufrad und Verschlussscheibe dann derart relativ zueinander gedreht,
dass die Durchströmungsöffnungen
des Laufrads und die Öffnungen
der Verschlussscheibe keine Überlappung
bzw. Überdeckung
aufweisen. In dieser Ausgestaltung sind die Verschlusselemente durch
die zwischen den Öffnungen
gelegenen, geschlossenen Bereiche der Verschlussscheibe gebildet,
welche gleichfalls die Form von Kreisringsektoren aufweisen. Diese
erstrecken sich in der Art von Speichen radial nach außen. Bevorzugt
nehmen Durchstrbmungsbffnung und Verschlusselement jeweils etwa
gleich große
Winkelbereiche ein.
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Vorteilhaft
treibt der Drehantrieb die Verschlussscheibe an. Bevorzugt sind
dabei Mitnehmer vorgesehen, mittels welchen die Verschlussscheibe bei
beschleunigender und/oder konstanter Drehung das Laufrad in der
ersten Drehstellung mitnimmt sowie bei verlangsamender und/oder
ausbleibender Drehung in der zweiten Drehstellung hält. Diese
Mitnehmer können
beispielsweise am Laufrad und/oder an der Verschlussscheibe angeordnet
sein. Vorteilhafterweise lässt
sich so insbesondere die Trägheit des
Laufrades nutzen, sodass das Laufrad bei Beschleunigung der Verschlussscheibe
mit den Mitnehmern in der ersten Drehstellung zur Anlage kommt. Beim
Abbremsen der Verschlussscheibe hingegen halten Mitnehmer das Laufrad
infolge seiner Trägheit in
der zweiten Drehstellung in Anlage. Der oder die Mitnehmer können an
der Verschlussscheibe oder an dem Laufrad so angebracht sein, dass
sie in dem jeweils anderen Bauteil in eine Durchströmung bzw. Öffnung eingreifen.
Alternativ können
korrespondierende Mitnehmer oder spezielle Eingriffsöffnungen für die Mitnehmer
an dem jeweils anderen Bauteil vorgesehen werden.
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In
einer alternativen Weiterbildung treibt der Drehantrieb das Laufrad
an. Bevorzugt sind dabei Mitnehmer vorgesehen, mittels welchen das
Laufrad bei beschleunigender und/oder konstanter Drehung die Verschlussscheibe
in der ersten Drehstellung mitnimmt und in bei verlangsamender und/oder
ausbleibender Drehung in der zweiten Drehstellung hält. Die Mitnehmer
können
dabei in der vorangehend beschriebenen Weise angeordnet sein.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu den vorgenannten Mitnehmern weisen Laufrad und Verschlussscheibe
einander zugewandte Reibflächen
auf, welche zur reibschlüssigen
Anlage in der ersten und/oder zweiten Drehstellung ausgebildet sind. Durch
diese wird die Drehmomentübertragung
gewährleistet
oder unterstützt.
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Vorzugsweise
weist der Radiallüfter
eine Distanzsteuerung auf. Diese Distanzsteuerung ist zur axialen
Annäherung
von Laufrad und Verschlussscheibe bei und/oder nach Winkelbeschleunigung des
Drehantriebes ausgebildet. Die Distanzsteuerung ist ferner zur axialen
Beabstandung bei und/oder nach Verlangsamung des Drehantriebes ausgebildet.
Auf diese Weise wird erreicht, dass dann, wenn die zumindest eine
Durchströmöffnung bzw.
die mehreren Durchströmöffnungen
in dem Laufrad verschlossen werden, gleichzeitig Verschlussscheibe
und Laufrad einander angenähert, vorzugsweise
aneinander angedrückt
werden. Hierdurch wird ein besonders dichter Verschluss der Durchströmöffnungen
gewährleistet.
Beim Öffnen der
Verschlussöffnungen
werden Verschlussscheibe und Laufrad wieder voneinander beabstandet.
Dies hat den Vorteil, dass die relative Verdrehbarkeit von Laufrad
und Verschlussscheibe sicher gewährleistet bleibt,
auch wenn Verschmutzungen auftreten sollten. Ein Verklemmen der
beiden Teile durch Verschmutzung wird so verhindert.
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Zweckmäßigerweise
umfasst bei dem Radiallüfter
die Distanzsteuerung eine schraubenförmige Kulissenführung für das Laufrad.
In einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Distanzsteuerung
eine schraubenförmige
Kulissenführung
für die Verschlussscheibe.
Beispielsweise kann die schraubenförmige Kulissenführung als
Gewinde auf einer Antriebswelle ausgebildet sein, wobei die Antriebswelle
den Drehantrieb des Radiallüfters
bildet. In diesem Gewinde können
dann Laufrad bzw. Verschlussscheibe, zum Beispiel mittels eines
entsprechenden Gegengewindes, geführt werden. In einem weiteren Beispiel
handelt es sich bei der Kulissenführung um eine schraubenförmige Nut
an einer Antriebswelle, in welcher ein an der Durchführung von
Laufrad bzw. Verschlussscheibe angeordneter Zapfen geführt ist. Vorzugsweise
gelangt das Laufrad bzw. die Verschlussscheibe an den axialen Enden
des Gewindes bzw. an den Enden der Nut in die erste bzw. zweite Drehstellung.
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Besonders
vorteilhaft weist der Radiallüfter eine
Mehrzahl von Durchströmungsöffnungen
auf. Die Querschnittsflächen
dieser Durchströmungsöffnungen
machen dabei zusammengenommen bevorzugt mehr als ein Viertel, insbesondere
mehr als ein Drittel, der Querschnittsfläche des Laufrades aus.
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Idealerweise
sind die Durchströmungsöffnungen
im Querschnitt auf einem symmetrisch um die Drehachse des Laufrades
gelegenen Kreisring, bevorzugt als Kreisringsektoren, gruppiert.
Die Durchströmungsöffnungen
sind damit innerhalb eines inneren Radius und eines äußeren Radius
von der Drehachse gelegen. Zweckmäßigerweise machen die Querschnittsflächen der
Durchströmungsöffnungen
dabei mehr als ein Viertel, insbesondere mehr als ein Drittel, der
Querschnittsfläche
des Kreisrings aus. Besonders bevorzugt nehmen die Durchströmungsöffnungen
im Querschnitt nahezu die Hälfte
der Querschnittsfläche
des Kreisrings ein. Die Durchströmöffnungen
sind bevorzugt in einem zentralen Bereich des Laufrades gelegen,
während
die Laufradschaufeln in einem radial weiter außen gelegenen Bereich gelegen
sind. Alternativ oder zusätzlich
ist es jedoch auch möglich,
dass die Durchströmöffnungen
sich radial soweit nach außen
erstrecken, dass sie den radialen Bereich, in welchem die Laufradschaufeln
angeordnet sind, überdecken.
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Gemäß der Erfindung
wird ferner ein Radiallüfter,
wie er zuvor beschrieben worden ist, in einem Kraftfahrzeug verwendet.
Bevorzugt wird der Radiallüfter
dabei als Kühlerlüfter verwendet.
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Nachfolgend
wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren
beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Laufrad mit axialen Durchströmungsöffnungen
eines erfindungsgemäßen Radiallüfters in
einer Draufsicht,
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2 das
Laufrad gemäß 1 im
Schnitt,
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3 eine
Verschlussscheibe einer Verschlussteuerung, welche zum Verschließen der Durchströmungsöffnungen
des Laufrades gemäß 1 ausgebildet
ist, in einer Draufsicht,
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4.
die Verschlussscheibe gemäß 3 im
Schnitt,
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5 eine
Kulissenführung
einer Distanzsteuerung eines erfindungsgemäßen Radiallüfters an einer Antriebswelle
in einer Seitenansicht, und
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6 die
Kulissenführung
gemäß 5 im Querschnitt.
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Das
in 1 und 2 dargestellte Laufrad 2 ist
Teil eines erfindungsgemäßen Radiallüfters, welcher
als Kühllüfter in
einem Automobil verwendet wird.
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Das
Laufrad 2 weist eine Deckscheibe 3 auf, welche
sich in radialer Richtung um eine Drehachse 4 erstreckt.
Entlang der Drehachse 4 ist ein Drehantrieb in Form einer
Antriebswelle angeordnet, über welche
der Radiallüfter
antreibbar ist. Ein Beispiel für einen
Drehantrieb in Form einer Antriebswelle ist in 5 und 6 dargestellt
und unten näher
beschrieben. Das Laufrad 2 weist eine zentrale, axiale Durchführung 6 auf,
durch die die Antriebswelle geführt
ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das Laufrad selbst nicht drehfest mit der Antriebswelle gekoppelt,
sondern über
das Lager 8 freidrehend an der Antriebswelle angeordnet.
Der Antrieb des Laufrades 2 über die Antriebswelle wird
unten näher ausgeführt.
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Das
Laufrad 2 ist mit seiner Stirnseite 10, d. h.
der Deckscheibe 3 abgewandten Stirnseite, dem anströmenden Fahrtwind
zugewandt. Auf der Deckscheibe 3 weist das Laufrad 2 radial
außen
angeordnete, umfänglich
verteilte Schaufeln 11 auf, mittels welchen die axial an
das Laufrad 2 angeströmte
Luft in radialer Richtung nach außen getrieben wird. Die Schaufeln 11 sind
dabei an einem radial außen
gelegenen Flächenbereich 12 in
der Gestalt eines Kreisrings an der Deckscheibe 3 angeordnet.
Dieser Flächenbereich 12 erstreckt
sich vom Außenumfang
der Deckscheibe 3 des Laufrades 2 entlang des
gesamten Umfanges radial einwärts.
Die kreisringförmige Flächenbereich 12 und
die Schaufeln 11erstrecken sich dabei radial nach innen
bis zu der der Drehachse 4 konzentrischen Kreislinie 14.
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Radial
einwärts
schließt
sich an die Kreislinie 14 eine weitere, zum Flächenbereich 12 konzentrische
kreisringförmige
Fläche 16 an,
welche umfänglich
verteilt acht axiale Durchströmungsöffnungen 18 in
der Form von Kreisringsektoren aufweist. Radial innen liegend ist
die kreisringförmige
Fläche 16 durch eine
gedachte, zur Kreislinie 14 konzentrische Kreislinie 20 begrenzt.
Die Durchströmungsöffnungen
erstrecken sich dabei jeweils von der inneren Kreislinie 20 bis
zur äußeren Kreislinie 14.
Die Durchströmungsöffnungen 18 nehmen
dabei bezüglich
der Drehachse 4 jeweils einen Winkelbereich von nahezu
22,5° ein
und sind zur jeweils benachbarten Durchströmungsöffnung 18 um 45° versetzt.
Auf diese Weise machen die Querschnittsflächen der Durchströmungsöffnungen 18 zusammengenommen
im Wesentlichen die Hälfte
der kreisringförmigen
Fläche 16 aus.
Zwischen zwei benachbarten Durchströmöffnungen 18 liegt
jeweils ein geschlossener Bereich der Deckscheibe, welcher sich
ebenfalls über
im Wesentlichen 22,5° erstreckt.
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An
der von der Stirnseite 10 abgewandten Stirnseite der Deckscheibe 3 des
Laufrades 2 ist zu diesem koaxial eine Verschlussscheibe 24 angeordnet.
Die Verschlussscheibe 24 (3 und 4)
ist dabei mit der Stirnseite 26 dem Laufrad 2 zugewandt. Die
Verschlussscheibe 24 weist eine zentrale Durchführung 28 für die Antriebswelle
auf. An ihrer der Stirnseite 26 abgewandten Seite ist an
der Verschlussscheibe 24 eine Nabe 30 zur drehfesten
Verbindung mit der Antriebswelle befestigt. In dem in 3 und 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel weist
die Nabe 30 dazu einen Zapfen 31 auf, welcher in
einer Ausnehmung der Antriebswelle radial eingreift. Damit kann
die Antriebswelle bei Drehung um die Drehachse 4 die Verschlussscheibe 24 in
Drehung versetzen.
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Die
Verschlussscheibe 24 weist eine kreisringförmige Fläche 32 auf,
die mit derjenigen kreisringförmigen
Fläche 16 des
Laufrades 2 korrespondiert, welche durch die Durchströmungsöffnungen 18 durchbrochen
ist. Die in umfänglicher
Richtung zwischen den Öffnungen 34 gelegenen
geschlossenen Bereiche der Verschlussscheibe 24 bilden
Verschlusselemente in Form von Speichen 36. In einer weiteren
relativen Drehstellung von Verschlussscheibe 24 und Laufrad 2 können die
Speichen 36 die Durchströmungsöffnungen 18 des Laufrades 2 verschließen, indem
Sie diese in umfänglicher
und radialer Richtung vollständig überdecken.
Die kreisringförmige Fläche 32 hat
bezüglich
der Drehachse 4 eine radiale Erstreckung, welche größer als
die radiale Erstreckung der kreisringförmigen Fläche 16 des Laufrades 2 ist.
In der kreisringförmigen
Fläche 32 sind
acht Öffnungen 34 in
Form von Kreisringsektoren ausgebildet. Diese erstrecken sich wie
die Durchströmungsöffnungen 18 ebenfalls
bezüglich
der Drehachse 4 über
einen Winkel von 22,5°.
Dabei sind die Öffnungen 34 jeweils über einen
Winkel von 45° zueinander versetzt,
sodass zwischen zwei benachbarten Öffnungen 34 ein geschlossener
Bereich der Verschlussscheibe 24 verbleibt, welcher sich
ebenfalls im Wesentlichen über
einen Winkel von 22,5° erstreckt.
Die Öffnungen 34 überlappen
sich in einer zweiten relativen Drehstellung von Laufrad 2 und Verschlussscheibe 24 in
radialer und in umfänglicher Richtung
mit den Durchströmungsöffnungen 18.
In dieser zweiten relativen Drehstellung wird somit ein axialer
Strömungsdurchgang
durch die Durchströmungsöffnungen 18 und
die fluchtenden Öffnungen 34 gewährleistet.
In dieser Stellung ist somit eine axiale Durchströmung des
Radiallüfters ähnlich einem herkömmlich eingesetzten
Axiallüfter
möglich.
In der ersten relativen Drehstellung sind die Durchtrittsöffnungen 18 durch
die zwischen den Öffnungen 34 gelegenen
Speichen 36 verschlossen, sodass eine geschlossene Deckschreibe 3 wie
bei einem herkömmlichen
Radiallüfter
gebildet wird, und der Radiallüfter einen
optimalen Wirkungsgrad aufweist.
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Die
von der Antriebswelle zur Drehung um die Drehachse 4 angetriebene
Verschlussscheibe 24 versetzt über Mitnehmer 37 (in 3 und 4 ist nur
einer beispielhaft gezeigt) das Laufrad 2 in Drehung. Die
Mitnehmer 37 greifen in die Durchtrittsöffnungen 18 des Laufrades 2 ein.
Dabei sind die Mitnehmer derart umfänglich angeordnet, dass bei
Winkelbeschleunigung der Verschlussscheibe 24 das Laufrad 2 in
der ersten relativen Drehstellung zur Verschlussscheibe 24 mitgenommen
wird, sodass die Speichen 36 der Verschlussscheibe 24 die
Durchströmungsöffnungen 18 des
Laufrades 2 verschließen.
Im Betrieb des Radiallüfters
treibt somit die Verschlussscheibe 24 über die Mitnehmer 37 das
Laufrad 2 an. Dabei kommen die Mitnehmer 37 in
den Durchströmungsöffnungen 18 an
einer radial gerichteten Seitenkante zur Anlage, wobei die Speichen 36 jeweils
die Durchströmungsöffnungen 18 überdecken
und so die Deckscheibe 3 des Laufrades 2 geschlossen
halten.
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Bei
Verlangsamung bzw. beim Stoppen der Drehung der Antriebswelle und
damit der Verschlussscheibe 24 führt die Trägheit des Laufrades 2 gerade dazu,
dass das Laufrad 2 seine Drehung zunächst mit nahezu ungeänderter
Geschwindigkeit fortsetzt. Auf diese Weise verdreht sich das Laufrad 2 gegenüber der
in ihrer Drehung verlangsamten Verschlussscheibe 24. Dabei
kommen die Mitnehmer 37 jeweils an der gegenüberliegenden
radial gerichteten Seitenkante der Durchströmungsöffnungen 18 zur Anlage.
In dieser Position ist die zweite relative Drehstellung zwischen
Laufrad 2 und Verschlussscheibe 24 erreicht. Das
Laufrad 2 ist in dieser zweiten Drehstellung gerade um
einen solchen Winkel gegenüber
der Verschlussscheibe 24 gedreht, dass sich die Durchströmungsöffnungen 18 des
Laufrades 2 mit den Öffnungen 34 der
Verschlussscheibe 24 überlappen
und durchgängige
axiale Durchströmungskanäle durch Laufrad 2 und
Verschlussscheibe 24 hindurch bilden. Bei verlangsamender
bzw. ausbleibender Drehung wird das Laufrad 2 in der zweiten
Drehstellung gehalten.
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Um
das Öffnen
der Durchströmungsöffnungen 18 durch
Verdrehen der Verschlussscheibe 24 zu unterstützen bzw.
im stehenden Zustand des Radiallüfters
sicherzustellen, dass die Öffnungen
auch bei Erschütterung
geöffnet
bleiben, kann zwischen Verschlussscheibe 24 und Laufrad 2 eine,
hier nicht gezeigte, Feder angeordnet sein, welche die Verschlussscheibe 24 und
das Laufrad 2 derart verdrehend gegeneinander verspannt,
dass die Mitnehmer 37 an derjenigen Seitenkante der Durchströmungsöffnungen 18 gehalten
werden, in welchen die Durchströmungsöffnungen 18 nicht
von den Speichen 36 überdeckt
werden. Beim Antrieb des Radiallüfters wird
dann von der Verschlussscheibe 24 auf das Laufrad 2 ein
Drehmoment übertragen,
welches größer als
das von dieser Feder aufgebrachte Moment ist, wodurch sich Verschlussscheibe 24 relativ
zu dem Laufrad 2 in die erste relative Drehsstellung verdreht,
in welcher die Durchströmungsöffnungen 18 von
den Speichen 36 überdeckt
sind.
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Es
ist zu verstehen, dass die Mitnehmer 37 auch anders ausgestaltet
oder an anderer Stelle angeordnet sein könnten. So müssen die Mitnehmer 37 nicht
in die Durchströmungsöffnungen 18 eingreifen. Beispielsweise
könnten
spezielle Anschläge
an dem Laufrad 2 angeordnet sein. Auch könnten die
Mitnehmer 37 in dem radial inneren Bereich, d. h. radial
weiter innenliegend als die Durchströmungsöffnungen 18 angeordnet
sein. Auch könnten
axial vorstehende Mitnehmer am Laufrad 2 angeordnet sein,
welche in geeignete Ausnehmungen, beispielsweise auch die Öffnungen 34 der
Verschlussscheibe 24 eingreifen. Solch Mitnehmer könnten bevorzugt
in dem radial inneren Bereich, welcher innerhalb der Linie 20 gelegen
ist, an dem Laufrad 2 ausgebildet sein.
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In
dem zuvor erläuterten
Ausführungsbeispiel
ist die Verschlussscheibe 24 über die Nabe 30 mit
der Antriebswelle drehfest verbunden, während das Laufrad 2 über Mitnehmer
von der Verschlussscheibe 24 angetrieben wird. Grundsätzlich ist
es alternativ denkbar, dass Laufrad 2 über eine Nabe mit der Antriebswelle
drehfest zu koppeln und die Verschlussscheibe 24 freidrehend
an der Antriebswelle zu lagern. Die Verschlussscheibe 24 wird
dann über geeignete
Mitnehmer entsprechend den Mitnehmern 37 in erster bzw.
zweiter Drehstellung relativ zum Laufrad mitgenommen bzw. gehalten.
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In
dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist das Laufrad 2 über
ein Lager 8 freidrehend an der Antriebswelle 8 angeordnet.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel (in den Figuren
nicht gezeigt) weist die Antriebswelle außenumfänglich ein Gewinde auf. Das
Laufrad 2 weist anstelle des Lagers 8 an der Durchführung 6 ein
Gegengewinde auf, welches in dem Gewinde der Antriebswelle geführt ist.
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Bei
Winkelbeschleunigung der Antriebswelle und der Verschlussscheibe 24 gleitet
das Laufrad 2 in Folge der Trägheit des Laufrades 2 mit
seinem Gegengewinde derart durch das Gewinde, dass das Laufrad 2 in
axialer Richtung gegen die Verschlussscheibe 24 bewegt
wird und an diese in der ersten Drehstellung angepresst wird. Umgekehrt
führt die Trägheit des
Laufrades 2 dazu, dass bei Verlangsamung der Drehung der
Antriebswelle und der Verschlussscheibe 24 das Laufrad 2 von
der Verschlussscheibe 24 beabstandet wird.
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In
einem alternativen, in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das Laufrad 2 über eine
Nabe mit der Antriebswelle verbunden und die Verschlussscheibe 24 mit
einem Gegengewinde in einem Gewinde der Antriebswelle befestigt,
sodass sich Laufrad 2 und Verschlussscheibe 24 bei
Winkelbeschleunigung der Antriebswelle axial annähern und bei Verlangsamung
der Drehung der Antriebswelle axial beabstanden.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist das Laufrad 2 freidrehend an der Antriebswelle angeordnet
und die Verschlussscheibe 24 über eine Distanzsteuerung mit
einer schraubenförmigen
Kulissenführung 42 mit
der Antriebswelle 44 verbunden, wie es in den 5 und 6 dargestellt
ist. Die Kulissenführung 42 umfasst
eine schraubenförmige
Nut 46, welche sich entlang der Mantelfläche der
Antriebswelle 44 erstreckt. Die Nut 46 verläuft entlang eines
Axialabschnitts der Antriebswelle 44 und nimmt umfänglich einen
Bruchteil des Gesamtumfangs der Antriebswelle 44 ein. Die
Nut 46 ist dabei derart gebogen, dass sie an ihrem dem
Laufrad 2 fernen Ende 48 eine hohe und an ihrem
dem Laufrad 2 nahen Ende 50 eine geringe Steigung
aufweist. Das dem Laufrad nahe Ende 50 streckt sich umfänglich dem vorgesehenen
Drehsinn 52 der Antriebswelle 44 entgegen.
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In
die Nut 46 kann ein radial orientierter und an der Durchführung 28 der
Verschlussscheibe 24 angeordneter Zapfen – beispielsweise
der in den 3 und 4 dargestellte
Zapfen 31 – radial
eingreifen. In Folge der Trägheit
der Verschlussscheibe 24 gleitet der Zapfen 31 der
Verschlussscheibe 24 bei beschleunigender Drehung der Antriebswelle 44 in
der Nut 46 an das dem Laufrad 2 nahe Ende 50 der Nut 46.
In dieser axialen Position ist die Verschlussscheibe 24 formschlüssig mit
der Antriebswelle 44 drehfest verbunden. Bei konstanter
Drehung verbleibt die Verschlussscheibe 24 in dieser axialen
Position. Damit ist die Verschlussscheibe 24 durch die Kulissenführung 46 axial
nah an das Laufrad 2 geführt. Bei verlangsamender Drehung
der Antriebswelle 44 gleitet die Verschlussscheibe 24 mit
dem Zapfen 31 an das dem Laufrad 2 ferne Ende 48 der Nut 46.
Bei ausbleibender Drehung der Antriebswelle 44 verbleibt
die Verschlussscheibe 24 in dieser axialen Position. In
dieser axialen Position ist die Verschlussscheibe 24 folglich
von dem Laufrad 2 beabstandet. Auf diese Weise wirken Zapfen 31 und
Nut 46 als Distanzsteuerung zusammen, mittels welcher das
Laufrad 2 und die Verschlussscheibe 24 bei bzw. nach
Winkelbeschleunigung in der Antriebswelle 44 einander axial
angenähert
werden und bei bzw. nach Verlangsamung der Antriebswelle 44 voneinander beabstandet
werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
kann die oben beschriebene Distanzsteuerung ein Laufrad 2 und
eine Verschlussscheibe 24 gemäß den 1 bis 4 einander
nähern
und beanstanden. Jedoch kann die Distanzsteuerung auch mit anders
ausgebildeten Laufrädern
und Verschlussscheiben kombiniert sein.
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Es
versteht sich, dass die Distanzsteuerung alternativ auch eine Kulissenführung für einen
Zapfen an der Durchführung 6 des
Laufrades 2 umfassen kann, welcher in einer schraubenförmigen Kulissenführung einer
Antriebswelle 44 geführt
ist, während die
Verschlussscheibe 24 drehbar an der Antriebswelle 44 gelagert
ist.
-
In
einem weiteren, in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die einander zugewandten Stirnseiten 22, 26 des
Laufrades 2 sowie der Verschlussscheibe 24 als
Reibflächen
ausgebildet, die zur reibschlüssigen
Anlage in der ersten relativen Drehstellung ausgebildet sind, in
welcher die Speichen 36 die Durchströmungsöffnungen 18 verschließen.
-
Bezugszeichenliste
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- 2
- Laufrad
- 3
- Deckscheibe
- 4
- Drehachse
- 6
- Durchführung
- 8
- Lager
- 10
- Stirnseite
- 11
- Schaufeln
- 12
- Flächenbereich
- 14
- Kreislinie
- 16
- Kreisförmiger Bereich
- 18
- Durchströmungsöffnungen
- 20
- Kreislinie
- 22
- Stirnseite
- 24
- Verschlussscheibe
- 26
- Stirnseite
- 28
- Durchführung
- 30
- Nabe
- 31
- Zapfen
- 32
- Kreisringförmiger Bereich
- 34
- Öffnungen
- 36
- Speichen
- 37
- Mitnehmer
- 38
- Bereich
- 40
- Bereich
- 44
- Antriebswelle
- 46
- Nut
- 48
- Ende
der Nut 46
- 50
- Ende
der Nut 46
