DE102011075355A1

DE102011075355A1 - Axiallüfter- und Haubenanordnung

Info

Publication number: DE102011075355A1
Application number: DE102011075355A
Authority: DE
Inventors: Scott Keith Farlow; Christopher A. Bering; Thomas Frederick Tock; Adam J. Shuttleworth
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2011-05-05
Publication date: 2011-11-17
Also published as: US8616844B2; US20110280719A1

Abstract

Eine Axiallüfter- und Haubenanordnung (10) umfasst einen Axiallüfter (11) mit mehreren Lüfterschaufeln (12), die von einer nicht rotierenden ringförmigen Haube (16) umgeben sind. Jede Lüfterschaufel (12) weist eine stromaufwärtige Kante (18) und eine stromabwärtige Kante (20) auf. Die Lüfterschaufeln (12) haben einen Durchmesser D. Die ringförmige Haube (16) umfasst eine erste ringförmige Wand (22), die sich radial nach außen erstreckt. Die ringförmige Haube (16) umfasst eine zweite ringförmige Wand (24), die sich axial und radial nach außen erstreckt. Die zweite ringförmige Wand (24) befindet sich bezüglich der ersten ringförmigen Wand (22) in einer Luftstromrichtung stromabwärts. Die ringförmige Haube (16) umfasst eine dritte ringförmige Wand (26), die sich zwischen der ersten ringförmigen Wand (22) und der zweiten ringförmigen Wand (24) erstreckt. Die dritte ringförmige Wand (26) weist eine gekrümmte Querschnittsform und einen einen minimalen Durchmesser aufweisenden Teil (28) auf, der zwischen der stromaufwärtigen Kante (18) und der stromabwärtigen Kante (20) der Lüfterschaufeln (12) positioniert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axiallüfter- und Haubenanordnung.
An axial rotierenden Motoren angebrachte Kühllüfter werden dazu verwendet, Luft durch einen Kühler eines Motorkühlsystems zu drücken. Normalerweise ist eine Lüfterhaube um solch ein Axialgebläse herum angebracht. Typische Drücklüfteranordnungen enthalten eine Flachplattenkastenhaube, die sich einfach herstellen lässt und bei Anwendungen mit geringem Volumen gebräuchlich ist. Solch eine Haubenausführung gestattet keine Anpassung der Ausführung an eine Haube für einen Axiallüfter für eine gegebene Anwendung oder Maximierung des Lüfterwirkungsgrads. Es ist festgestellt worden, dass bei einer Drücklüfteranordnung mit hohem statischem Druck die Beziehung zwischen der Einlasshaubengeometrie und dem Axiallüfter kritisch für die Lüfterleistung ist. Es ist erwünscht, den Lüfterwirkungsgrad und den Luftstrom für eine gegebene Lüftergeschwindigkeit und Systemeinschränkung in solch einer Axiallüfter- und Haubenanordnung zu maximieren. Bei landwirtschaftlichen Anwendungen, bei denen Lüfterdurchmesser von 550 Millimeter bis 1100 Millimeter betragen, sind ideale Einlassbedingungen in dem zur Verfügung stehenden Raum nicht erreichbar. Durch Ausführung einer komplexen, dreidimensionalen Lüfterhaube mit speziellen Einlass- und Auslassformen kann der Wirkungsgrad der Axiallüfter- und Haubenanordnung verbessert werden.
Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Axiallüfter- und Haubenanordnung mit verbessertem Wirkungsgrad.
Diese und andere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, bei der eine Axiallüfter- und Haubenanordnung einen Axiallüfter mit mehreren Lüfterschaufeln umfasst, die von einer nicht rotierenden ringförmigen Haube umgeben sind. Jede Lüfterschaufel weist eine stromaufwärtige Kante und eine stromabwärtige Kante auf. Die Lüfterschaufeln haben einen Durchmesser D. Die ringförmige Haube umfasst eine erste ringförmige Wand, die sich radial nach außen erstreckt. Die ringförmige Haube umfasst eine zweite ringförmige Wand, die sich axial und radial nach außen erstreckt. Die zweite ringförmige Wand befindet sich bezüglich der ersten ringförmigen Wand in einer Luftstromrichtung stromabwärts. Die ringförmige Haube umfasst eine dritte ringförmige Wand, die sich zwischen der ersten ringförmigen Wand und der zweiten ringförmigen Wand erstreckt. Die dritte ringförmige Wand weist eine gekrümmte Querschnittsform und einen einen minimalen Durchmesser aufweisenden Teil auf, der zwischen der stromaufwärtigen Kante und der stromabwärtigen Kante der Lüfterschaufeln positioniert ist.
Zum vollständigen Verständnis der Aufgaben, der Techniken und der Struktur der Erfindung sollte auf die folgende ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen ähnliche Komponenten durch identische Bezugszahlen bezeichnet werden.
1 ist eine Teilendansicht einer Axiallüfter- und Haubenanordnung, die die Erfindung darstellt, und
2 ist eine Seitenquerschnittsansicht der Axiallüfter- und Haubenanordnung von 1 entlang den Linien 2-2.
Auf 1 Bezug nehmend, enthält eine Axiallüfter- und Haubenanordnung 10 einen Axiallüfter 11, der von einer nicht rotierenden, ringförmigen Haube 16 umgeben ist. Der Axiallüfter 11 weist mehrere Lüfterschaufeln 12 auf, wobei sich die Lüfterschaufeln 12 von einer mittleren Nabe 14 nach außen erstrecken. Wie am besten in 2 gezeigt, weist jede Lüfterschaufel 12 eine stromaufwärtige Kante 18 und eine stromabwärtige Kante 20 auf, die bei Projektion auf eine Ebene, die eine mittlere Drehachse Ar enthält, eine projizierte axiale Breite W definieren. Die Lüfterschaufeln 12 weisen einen Durchmesser D auf, der gleich dem doppelten Lüfterradius Rf gemessen von der mittleren Drehachse Ar zu einer entsprechenden äußeren Kante 30 der Lüfterschaufeln 12 ist.
Die ringförmige Haube 16 enthält eine erste ringförmige Wand 22, die sich von einer inneren Kante 21 zu einer äußeren Kante 23 nahe einem stromaufwärtigen Ende der Axiallüfter- und Haubenanordnung 10 radial nach außen erstreckt. Die erste ringförmige Wand 22 ist bezüglich des Axiallüfters 11 festgelegt und steuert Konzentrizität und Immersion des Axiallüfters 11. Des Weiteren enthält die ringförmige Haube 16 eine zweite ringförmige Wand 24, die sich von einer inneren Kante 25 zu einer äußeren Kante 27 axial und radial nach außen zu einem stromabwärtigen Ende der Axiallüfter- und Haubenanordnung 10 erstreckt. Die zweite ringförmige Wand 24 ist bezüglich der ersten ringförmigen Wand 22 in Luftstromrichtung stromabwärts und enthält eine flexible Dichtungsverbindung 29. Die zweite ringförmige Wand 24 wird von einem ringförmigen Gehäuse 31 gestützt, das an einem (nicht gezeigten) Fahrzeugchassis befestigt ist.
Weiterhin enthält die ringförmige Haube 16 eine dritte ringförmige Wand 26, die eine gekrümmte Querschnittsform aufweist und sich zwischen der ersten ringförmigen Wand 22 und der zweiten ringförmigen Wand 24 erstreckt. Die dritte ringförmige Wand 26 ist im Querschnitt nach außen hin konkav und weist einen einen minimalen Durchmesser aufweisenden Teil 28 auf, der auf eine radiale Ebene P ausgerichtet ist, die ungefähr auf halbem Wege zwischen der stromaufwärtigen Kante 18 und der stromabwärtigen Kante 20 positioniert ist. Die dritte ringförmige Wand 26 weist einen Krümmungsradius R auf, der vorzugsweise weniger als das 0,05-Fache des Durchmessers D der Lüfterschaufeln 12 ist. Die erste ringförmige Wand 22 weist vorzugsweise eine Höhe H in Radialrichtung auf, die größer als das 0,05-Fache des Durchmessers D der Lüfterschaufeln 12 ist. Die zweite ringförmige Wand 24 erstreckt sich von dem den minimalen Durchmesser aufweisenden Teil 28 der dritten ringförmigen Wand 26. Die zweite ringförmige Wand 24 erstreckt sich vorzugsweise in einem Winkel A von ca. 27 Grad bezüglich einer zylindrischen Fläche S, die durch die rotierenden äußeren Kanten 30 der Lüfterschaufeln 12 oder bezüglich der mittleren Drehachse Ar definiert wird. Der Winkel A sollte maximiert werden, bis Luftstromtrennung zwischen der die Lüfterschaufeln 12 verlassenden Luft und der ringförmigen Haube 16 auftritt.
Somit bildet die ringförmige Haube 16, ausgehend an ihrem stromaufwärtigen Ende, einen sich radial erstreckenden Teil oder die erste ringförmige Wand 22, einen trompetenförmigen Teil oder die dritte ringförmige Wand 26 und einen sich axial und radial nach außen erstreckenden, kegelstumpfförmigen Teil oder die zweite ringförmige Wand 24. Die ringförmige Haube 16 weist vorzugsweise stufenlose Übergänge zwischen der ersten ringförmigen Wand 22 und der dritten ringförmigen Wand 26 sowie zwischen der dritten ringförmigen Wand 26 und der zweiten ringförmigen Wand 24 auf. Die stromaufwärtigen Kanten 18 der Lüfterschaufeln 12 befinden sich etwas stromaufwärts der ersten ringförmigen Wand 22.
Vorzugsweise sollte die Höhe H der ersten ringförmigen Wand 22 größer als das 0,05-Fache des Durchmessers D der Lüfterschaufeln 12 sein und der Krümmungsradius R weniger als das 0,05-Fache des Durchmessers D der Lüfterschaufeln 12 sein. Die Lüfterimmersion beträgt vorzugsweise das 0,5-Fache der projizierten axialen Breite W, es werden jedoch ähnliche Ergebnisse in einem Bereich von dem 0,4- bis dem 0,6-Fachen der projizierten axialen Breite W erzielt.
Die Form der zweiten ringförmigen Wand 24 beeinflusst auch die Gleichförmigkeit der Luft und ein schnelles Expandieren, was als der Winkel A bezeichnet wird. Weiterhin wurde festgestellt, dass für eine weitere optimierte Leistung der Durchmesser D der Lüfterschaufeln 12 kleiner sein muss als die Höhe und Breite der (nicht gezeigten) Wärmetauscherkerne, um Platz für das stromabwärtige Ende für das Expandieren der ringförmigen Haube 16 im Winkel A zu schaffen.

Claims

Axiallüfter- und Haubenanordnung, umfassend einen Axiallüfter (11) mit mehreren Lüfterschaufeln (12), die von einer nicht rotierenden ringförmigen Haube (16) umgeben sind, wobei jede Lüfterschaufel (12) eine stromaufwärtige Kante (18) und eine stromabwärtige Kante (20) aufweist, wobei die Lüfterschaufeln (12) einen Durchmesser D haben, wobei die ringförmige Haube (16) eine erste ringförmige Wand (22), die sich radial nach außen erstreckt; eine zweite ringförmige Wand (24), die sich axial und radial nach außen erstreckt, wobei sich die zweite ringförmige Wand (24) bezüglich der ersten ringförmigen Wand (22) in einer Luftstromrichtung stromabwärts befindet; und eine dritte ringförmige Wand (26), die sich zwischen der ersten ringförmigen Wand (22) und der zweiten ringförmigen Wand (24) erstreckt, umfasst, wobei die dritte ringförmige Wand (26) eine gekrümmte Querschnittsform und einen einen minimalen Durchmesser aufweisenden Teil (28) aufweist, der zwischen der stromaufwärtigen Kante (18) und der stromabwärtigen Kante (20) der Lüfterschaufeln (12) positioniert ist.
Axiallüfter- und Haubenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den minimalen Durchmesser aufweisende Teil (28) auf eine radiale Ebene P ausgerichtet ist, die ungefähr auf halbem Wege zwischen der stromaufwärtigen Kante (18) und der stromabwärtigen Kante (20) positioniert ist.
Axiallüfter- und Haubenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte ringförmige Wand (26) einen Krümmungsradius R aufweist, der vorzugsweise weniger als das 0,05-Fache des Durchmessers D ist.
Axiallüfter- und Haubenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ringförmige Wand (22) eine Höhe H in Radialrichtung aufweist, die größer als das 0,05-Fache des Durchmessers D ist.
Axiallüfter- und Haubenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite ringförmige Wand (24) in einem Winkel A von ca. 27 Grad bezüglich einer zylindrischen Fläche S erstreckt, die bezüglich einer mittleren Drehachse Ar des Axiallüfters (11) definiert wird.
Axiallüfter- und Haubenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die stromaufwärtige Kante (18) der Lüfterschaufeln (12) stromaufwärts bezüglich der ersten ringförmigen Wand (22) befindet.
Axiallüfter- und Haubenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite ringförmige Wand (24) von dem den minimalen Durchmesser aufweisenden Teil (28) der dritten ringförmigen Wand (28) erstreckt.
Axiallüfter- und Haubenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte ringförmige Wand (26) nach außen konvex ist.
Axiallüfter- und Haubenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ringförmige Wand (22) eine Höhe H in Radialrichtung aufweist, die größer als das 0,05-Fache des Durchmessers D ist.
Axiallüfter- und Haubenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der den minimalen Durchmesser aufweisende Teil (28) der dritten ringförmigen Wand (26) ungefähr auf halbem Wege zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Ende des Lüfters positioniert ist.