DE102015207800A1

DE102015207800A1 - Diagonal- oder Radialventilator, Leiteinrichtung für einen solchen Ventilator und System mit einem solchen Ventilator oder mit mehreren solcher Ventilatoren

Info

Publication number: DE102015207800A1
Application number: DE102015207800.0A
Authority: DE
Inventors: Sandra Hub; Frieder Lörcher; Andreas Gross; Lothar Ernemann
Original assignee: Ziehl Abegg SE
Current assignee: Ziehl Abegg SE
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2016-11-03
Also published as: WO2016173594A1; EP3289223A1; EP3289223B1; CN107532609A; ES2925035T3; CN107532609B; US20180142700A1; US10724539B2

Abstract

Ein Diagonal- oder Radialventilator umfasst ein rotierendes Motorlüfterrad und eine dem Motorlüfterrad strömungstechnisch nachgeordnete, stehende Leiteinrichtung, wobei das Motorlüfterrad einen Motor und ein von dem Motor drehangetriebenes Laufrad mit Schaufeln umfasst, die zwischen einer Laufrad-Deckscheibe und einer Laufrad-Bodenscheibe angeordnet sind, wobei die Leiteinrichtung wenigstens eine Leiteinrichtung-Deckscheibe und eine Leiteinrichtung-Bodenscheibe umfasst, und wobei die Leiteinrichtung-Deckscheibe und die Leiteinrichtung-Bodenscheibe in stetiger Verlängerung zu der Laufrad-Deckscheibe und der Laufrad-Bodenscheibe stehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Diagonal- oder Radialventilator. Freilaufende Diagonal- oder Radialventilatoren, insbesondere solche mit rückwärtsgekrümmten Schaufeln, sind hinlänglich aus der Praxis bekannt. Bei solchen Ventilatoren sind dem Laufradaustritt keine strömungsführenden Teile wie beispielsweise ein Spiralgehäuse, Nachleitschaufeln, Diffusoren oder ähnliches nachgeordnet. Die aus dem Laufrad austretende Strömung hat hohe Strömungsgeschwindigkeiten. Die dynamischen Drücke, die mit diesen Strömungsgeschwindigkeiten einhergehen, werden bei freilaufenden Diagonal- oder Radialventilatoren nicht genutzt. Dies bedeutet Druck- und Energieverlust, demzufolge haben solche Ventilatoren zu niedrige Druckerhöhungen, zu niedrige Luftleistungen und zu niedrige Wirkungsgrade. Außerdem verursachen diese hohen Strömungsgeschwindigkeiten am Austritt zu hohen Schallemissionen. Weiterhin werden häufig zur Anbindung des Motorlüfterrads an die Düsenplatte Streben genutzt, die regelmäßig sehr dicht am Laufradaustritt vorbeigeführt sind. Dadurch stellen sie im Strömungspfad ein Hindernis dar und haben eine zusätzliche negative Auswirkung auf die Luftleistung, den Wirkungsgrad und die Akustik. Freilaufende Diagonal- oder Radialventilatoren sind allerdings häufig kompakt, das heißt, sie haben geringen, oft eher quaderförmigen Platzbedarf in einem übergeordneten System, und sind kostengünstig herzustellen.
Aus EP 2 792 885 A1 ist für sich gesehen ein Radialventilator bekannt, der zur verbesserten Luftzirkulation luftaustrittseitig ein rundes, beschaufeltes Nachleitrad aufweist. Dieses Nachleitrad dient gleichzeitig als Aufhängung, trägt aber nicht zur Wirkungsgradverbesserung bei. Das Nachleitrad umfasst eine Deckscheibe und eine Bodenscheibe, die jeweils im montierten Zustand die entsprechende Deckscheibe bzw. Bodenscheibe des Laufrads fortführen, sowie Leitschaufeln, welche teilweise zwischen der Deck- und Bodenscheibe des Nachleitrads angeordnet sind, sich allerdings in Durchströmrichtung gesehen über deren äußere Ränder erstrecken. Bei dem bekannten Radialventilator ist weiter nachteilig, dass in Durchströmrichtung gesehen die Leiteinrichtung-Deckscheibe und die Leiteinrichtung-Bodenscheibe stark voneinander divergieren, d.h. sich der Strömungsquerschnitt in Durchströmrichtung hin deutlich aufweitet. Dies führt zu Verwirbelungen im Bereich der Leiteinrichtung, erhöht dort die Geräuschentwicklung und reduziert gleichzeitig die Luftleistung und somit den Wirkungsgrad.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den gattungsbildenden Diagonal- oder Radialventilator derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die im Stand der Technik auftretenden Probleme zumindest weitgehend eliminiert sind. Gleiches gilt für die Leiteinrichtung und das übergeordnete System mit einem solchen Diagonal- oder Radialventilator.
Dies ist in erfindungsgemäßer Weise durch einen Ventilator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, bei dem nämlich die Leiteinrichtung-Deckscheibe und die Leiteinrichtung-Bodenscheibe näherungsweise in stetiger Verlängerung zu der Laufrad-Deckscheibe und der Laufrad-Bodenscheibe stehen. Luftleistung, Wirkungsgrad und Akustik werden durch die erfindungsgemäße Leiteinrichtung maßgeblich verbessert. Der erfindungsgemäße Ventilator ist platzsparend gestaltet und kann kostengünstig gefertigt werden.
Der nebengeordnete Anspruch 18 löst die Aufgabe in Bezug auf die Leiteinrichtung, der nebengeordnete Anspruch 19 löst die Aufgabe in Bezug auf das System.
Um die Luftleistung und/oder den Wirkungsgrad und/oder die Akustik zu verbessern, wird dem Laufrad eines erfindungsgemäßen Diagonal- oder Radialventilators eine im Betrieb stehende Leiteinrichtung nachgeordnet. Die Vorteile von freilaufenden Ventilatoren wie beispielsweise der geringe Platzbedarf sowie niedrige Fertigungskosten werden, zumindest weitestgehend, beibehalten. Ein solcher Diagonal- oder Radialventilator umfasst wenigstens ein rotierendes Motorlüfterrad, eine Düsenplatte und eine dem Motorlüfterrad strömungstechnisch nachgeordnete, stehende Leiteinrichtung. Das Motorlüfterrad umfasst einen Motor und ein vom Motor drehangetriebenes Laufrad mit Schaufeln, wobei die Schaufeln zwischen einer Laufrad-Deckscheibe und einer Laufrad-Bodenscheibe angeordnet sind. Die Leiteinrichtung umfasst zumindest eine Leiteinrichtung-Deckscheibe und eine Leiteinrichtung-Bodenscheibe sowie bei vorteilhaften Ausführungsformen Leitschaufeln, die zwischen Leiteinrichtung-Deckscheibe und Leiteinrichtung-Bodenscheibe fest mit diesen verbunden sind. Die notwendige Anbindung des Motors an die Düsenplatte kann komplett von der Leiteinrichtung übernommen werden, oder es sind weitere Verbindungselemente an den Ventilatoren vorgesehen.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass man bei Vorkehrung einer Leiteinrichtung die dortige Deckscheibe und die Bodenscheibe zur Verlängerung der Deckscheibe und Bodenscheibe des Laufrads nutzen kann, dergestalt, dass eine Art kontinuierliche Verlängerung der Deckscheibe und Bodenscheibe des Laufrads an deren abströmseitigen Rändern stattfindet. Die hohen Strömungsgeschwindigkeiten am Laufradaustritt werden in der Leiteinrichtung zumindest teilweise abgebaut, nämlich insbesondere aufgrund der Diffusorwirkung von Leiteinrichtung-Deckscheibe und Leiteinrichtung-Bodenscheibe. Bei vorteilhaften Ausführungsformen mit noch höheren Wirkungsgraden sorgen die fest angeordneten Leitschaufeln für eine zusätzliche Reduktion von Strömungsgeschwindigkeiten zugunsten von Wirkungsgrad und statischer Druckerhöhung. Der Verlauf von Laufrad-Deckscheibe und Laufrad-Bodenscheibe, im Schnitt mit einer Ebene durch die Rotationsachse gesehen, wird durch den Verlauf von Leiteinrichtung-Deckscheibe und die Leiteinrichtung-Bodenscheibe, ebenfalls im Schnitt mit einer Ebene durch die Rotationsachse gesehen, näherungsweise stetig fortgeführt. Der beschriebene, im Schnitt gesehene Verlauf der Deck- und Bodenscheiben bestimmt maßgeblich die Durchströmrichtung, bei der die Umfangskomponente der Strömungsgeschwindigkeit nicht berücksichtigt wird.
Unter Zugrundelegung der erfindungsgemäßen Lehre lässt sich dynamischer Druck, der in der Strömungsgeschwindigkeit der aus dem Laufrad austretenden Strömung enthalten ist, zumindest zum Teil in statischen Druck wandeln. Dies bedeutet, dass die Luftleistung sowie der Systemwirkungsgrad des Ventilators bei vergleichbarer oder geringerer Geräuschemission zunehmen. Außerdem ist es möglich, dass die stabil ausgeführte Leiteinrichtung, wenn Leitschaufeln vorhanden sind, tragende Funktionen übernehmen kann, wodurch die üblicherweise vorgesehenen Befestigungsstreben entfallen können.
Die strömungstechnisch nachgeordnete Leiteinrichtung dient zur Verzögerung von Strömungsgeschwindigkeiten. Es können sowohl Strömungsgeschwindigkeitsanteile in Durchströmrichtung (Durchströmgeschwindigkeiten) als auch Strömungsgeschwindigkeitsanteile in Umfangsrichtung (Rotationsströmungsgeschwindigkeiten) verzögert und die jeweils enthaltenen dynamischen Drücke ganz oder teilweise in statischen Druck umgewandelt werden.
Insoweit kann diese Baugruppe als Diffusor- und Nachleiteinheit bezeichnet werden. Eine Diffusoreinheit, welche in der Regel mit Seitenwänden für die Durchströmung einhergeht, wie es Deck- und Bodenscheibe der Leiteinrichtung sind, verzögert insbesondere die Durchströmgeschwindigkeit. Eine Nachleiteinheit, welche in der Regel mit Leitschaufeln einhergeht, verzögert insbesondere Rotationsströmungsgeschwindigkeiten. Dadurch nehmen die Luftleistung sowie der Wirkungsgrad des Ventilators bei vergleichbarer oder geringerer Geräuschemission deutlich zu. Versuche haben gezeigt, dass durch Nutzung der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung vorgegebene Betriebspunkte mit bis zu 5% niedrigerer Drehzahl als bei herkömmlichen Ausführungen, ohne eine solche Leiteinrichtung, erreicht werden. Dabei ist der statische Wirkungsgrad um bis zu 15% erhöht.
Die Leitschaufeln einer vorteilhaften Ausführungsform der Leiteinrichtung können unterschiedlich ausgebildet sein. Es ist denkbar, dass die Leitschaufeln identisch ausgeführt sind. Dabei ist es möglich, die Leitschaufeln gleichmäßig verteilt bzw. symmetrisch entlang dem Umfang anzuordnen oder aber ungleich verteilt bzw. asymmetrisch anzuordnen. Der Querschnitt der Leitschaufeln ist vorteilhafterweise ähnlich dem eines Tragflügelprofils gestaltet. Solche Ausführungsformen haben besonders hohe Luftleistung, Wirkungsgrad und besonders niedrige Geräuschemissionen. Bei anderen Ausführungsformen, bei denen die Leiteinrichtung eine tragende Funktion innehat, können die Leitschaufeln auch einfachere Querschnittsgestaltungen aufweisen, beispielsweise den eines Kreises, einer Ellipse, eines Rechteckprofils oder einer dünnen Wand (eines Blechs) mit konstanter Wandstärke.
In einer weiteren Variante können die Leitschaufeln der Leiteinrichtung voneinander unterschiedlich ausgeführt sein, beispielsweise in Form, Größe und Anordnung. Insbesondere können sich die Schaufeln in ihrer Sehnenlänge, d.h. in ihrer Länge entlang des Strömungspfades, unterscheiden. Dabei können die Leitschaufeln ungleich verteilt bzw. asymmetrisch entlang dem Umfang angeordnet sein oder aber gleich verteilt bzw. symmetrisch angeordnet sein. Vorzugsweise liegen die Schnittpunkte aller Leitschaufelvorderkanten mit einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Laufrades näherungsweise auf dem gleichen Durchmesser oder weichen um max. ±5% von einem gemeinsamen mittleren Durchmesser ab.
Wesentlich ist, dass die Leiteinrichtung eine Leiteinrichtung-Deckscheibe und eine Leiteinrichtung-Bodenscheibe aufweist, wobei Leiteinrichtung-Deck- und Bodenscheibe jeweils die entsprechende Deck- oder Bodenscheibe des Laufrads etwa stetig weiterführen. Vorteilhafterweise sind Leitschaufeln im Bereich zwischen Leiteinrichtung-Deck- und Bodenscheibe ausgebildet, die wiederum im Querschnitt die Form eines Tragflügelprofils aufweisen können oder unprofiliert sind, beispielsweise in Ausführung eines Blechs mit konstanter oder sich verändernder Wandstärke oder in Ausführung von Verbindungsstreben in Kunststoff.
Bei im Querschnitt unprofilierten oder profilierten Leitschaufeln lassen sich positive akustische Effekte durch eine gewellte Schaufelvorderkante (Tuberkel) oder eine gewellte Schaufelfläche erreichen.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen weist ein erfindungsgemäßer Radial- oder Diagonalventilator geringen Platzbedarf auf und ist kompakt. Das erlaubt den Einbau von solchen Ventilatoren in übergeordnete Systeme mit geringem Platzangebot. Typischerweise ist als Platzangebot für einen Ventilator in einem übergeordneten System ein eher quaderförmiger Bereich vorgesehen, in Abstimmung auf bestehende freilaufende Radial- oder Diagonalventilatoren nach dem Stand der Technik, oder um mehrere Ventilatoren seitlich neben- und übereinander zwecks Parallelbetrieb anzuordnen. Vorteilhafterweise finden erfindungsgemäße Ventilatoren in einem vorhandenen, eher quaderförmigen Platzangebot eines bestehenden übergeordneten Systems Platz. Um ein solches Platzangebot vorteilhaft ausnutzen zu können, haben vorteilhafte Ausführungsformen auch einen eher quaderförmigen Platzbedarf bzw. nutzen einen eher quaderförmigen Platz in kompakter Weise optimal aus. Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen ist eine erfindungsgemäße Leiteinrichtung derart gestaltet, dass sie an einem bestehenden Ventilator mit Spinnenaufhängung und von eher quaderförmigem Platzbedarf ohne große Änderungen an diesem vornehmen zu müssen angebracht werden kann. Dies ermöglicht es auch, bei sich bereits im Betrieb befindlichen Ventilatoren eine erfindungsgemäße Leiteinrichtung nachzurüsten. Da Kompaktheit, geringer Platzbedarf und/oder Nachrüstbarkeit an einem bestehenden Ventilator gemäß vorigen Ausführungen bei erfindungsgemäßen Radial- oder Diagonalventilatoren stark mit einer eher quaderförmigen Außenform einhergeht, ist es vorteilhaft, wenn die abströmseitigen Ränder von Leiteinrichtung-Deck- und Bodenscheibe der Leiteinrichtung in der Projektion auf eine zur Laufrad-Drehachse senkrechten Ebene eher rechteckig ausgeführt sind. Die den Strömungskanal der Leiteinrichtung beschreibende Innenkontur der Leiteinrichtung-Bodenscheibe und/oder Leiteinrichtung-Deckscheibe kann ein Rotationskörper, eine aus einem Rotationskörper durch randseitige Ausnehmung bzw. Aussparung entstandene Geometrie oder eine davon abweichende, nicht aus einem Rotationskörper gebildete Geometrie (Freiformfläche) sein.
In weiter vorteilhafter Weise verlaufen die Leiteinrichtung-Deckscheibe und die Leiteinrichtung-Bodenscheibe parallel zueinander, jedenfalls dann, wenn die Laufrad-Deckscheibe und die Laufrad-Bodenscheibe parallel zueinander angeordnet sind. In vorteilhafter Weise betragen die Winkel zwischen den Deck- bzw. Bodenscheiben am Übergang zwischen Laufrad und Leiteinrichtung maximal 15°, vorteilhaft weniger als 15°, weiter vorteilhaft etwa 0°, das heißt, Tangentenstetigkeit zwischen Deck- und Bodenscheiben von Laufrad und Leiteinrichtung. Um kompakte Bauweise zu erreichen, kann es allerdings vorteilhaft sein, vom strömungstechnischen Idealfall der Tangentenstetigkeit deutlich abzuweichen.
Am Übergang der Deckscheiben und der Bodenscheiben entsteht ein möglichst kleiner Spalt, nämlich zwischen dem rotierenden Laufrad und der stehenden Leiteinrichtung. Der durch den Spalt tretende Leckageluftstrom führt zu einer Reduktion des Luftvolumenstroms und des Wirkungsgrades. Dieser Spalt sollte möglichst gering sein, vorzugsweise kleiner als 2% des Außendurchmessers der Ventilatoreinrichtung. Bei Bedarf können zur Reduzierung des Leckageluftstroms am Spalt Maßnahmen realisiert sein, beispielsweise eine sogenannte Labyrinth-Dichtung. Seitliche Überlappungen von Deckscheibe beziehungsweise Bodenscheibe der Leiteinrichtung mit der Deckscheibe beziehungsweise Bodenscheibe des Laufrades sind ebenfalls denkbar.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, eine unbeschaufelte Leiteinrichtung vorzusehen, die nämlich ausschließlich eine Bodenscheibe und eine dazu vorzugsweise parallele Deckscheibe umfasst. Auch dadurch lässt sich der Strömungspfad in Durchströmrichtung nach dem Laufradaustritt verlängern bzw. vergrößern, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit reduziert und in nutzbaren statischen Druck umgewandelt wird. Es lassen sich positive Effekte auf die Luftleistung des Ventilators erzielen.
Die Leiteinrichtung kann aus Kunststoff, aus Metall oder aus einer Kombination der beiden Werkstoffe, insbesondere auch aus einem Verbundwerkstoff, gefertigt sein. Handelt es sich bei der Leiteinrichtung um ein Kunststoffspritzgussteil, so lässt sich dieses einteilig fertigen oder mehrteilig aus vorteilhafterweise weitgehend identischen Segmenten zusammenbauen. Die Segmente können durch Schrauben, Nieten, Kleben, Schweißen, Schnapphaken etc. miteinander verbunden werden. Der Aufbau der Leiteinrichtung aus mehreren verschiedenen oder identischen Segmenten bietet sich besonders bei großen Laufradaußendurchmessern, beispielsweise ab einem Laufradaußendurchmesser von 400 mm, an. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Größe und Komplexität des Spritzgusswerkzeugs stark reduziert werden.
Auch ist es denkbar, dass Funktionselemente in die Leiteinrichtung integriert oder angeformt werden, beispielsweise Streben oder Halteelemente zur Anbindung der Leiteinrichtung an den Motor oder zur Verbindung mit einer Düsenplatte. Weitere Montageeinrichtungen zur direkten Anbindung der Leiteinrichtung an andere Ventilatorteile können ebenfalls in die Leiteinrichtung integriert oder an diese angeformt sein. Bei mehrteiliger Ausführung der Leiteinrichtung lassen sich an den Fügestellen geometrische Zentrier- und Montagehilfen vorsehen, beispielsweise Zapfen, Kegel, Laschen, Schnapphaken, Nut-Feder-Verbindungen. Diese dienen insbesondere der Vereinfachung der Montage, bei mehrteiliger Ausführung der genaueren Positionierung der einzelnen Segmente der Leiteinrichtung gegeneinander sowie der genaueren Positionierung der Leiteinrichtung gegenüber anderen Bauteilen wie beispielsweise dem Laufrad, der Motoraufhängung oder anderen Ventilatorteilen. Außerdem besteht an den Fügestellen der Segmente die Möglichkeit, ohne signifikante Erhöhung des Montageaufwands, weitere Funktionselemente anzubringen, beispielsweise Befestigungselemente aus Blech oder Kunststoffteile für die Verbindung mit der Düsenplatte oder mit dem Motor. Beliebige Funktionselemente lassen sich an den Segmenttrennungen anbringen bzw. in diese integrieren.
In weiter vorteilhafter Weise hat die Leiteinrichtung eine tragende Funktion, d.h. sie überträgt die Kräfte und Momente, die zum Halten des Motorlüfterrads relativ zur Düsenplatte bei Betrieb, Stillstand, Lagerung oder Transport nötig sind, ganz oder zumindest zu einem großen Teil. Diese tragende Funktion, die ehemals durch Befestigungsstreben realisiert war, kann komplett durch die Leiteinrichtung übernommen werden. Dazu werden die bisherigen Befestigungsstreben im Bereich des Laufradaustritts durch die beschaufelte Leiteinrichtung ersetzt. Eine Verbindung zwischen der Deckscheibe der Leiteinrichtung und einer Düsenplatte sowie zwischen der Bodenscheibe der Leiteinrichtung und dem Motor kann beispielsweise durch Blech- oder Kunststoffstreben realisiert sein.
Zur Verbindung der Leiteinrichtung mit dem Motor können, bei tragender als auch bei nicht tragender Funktion der Leiteinrichtung, beispielsweise Streben aus Kunststoff oder Blech oder sogenannte Tragbleche eingesetzt werden, welche bei mehrteiliger Ausführung der Leiteinrichtung vorzugsweise im Bereich der Fügestellen der Segmente integriert bzw. angebunden werden. Die Verbindungselemente zwischen der Leiteinrichtung und der Düsenplatte bzw. zwischen der Leiteinrichtung und dem Motor lassen sich einteilig in die Leiteinrichtung integrieren, nämlich bei Kunststoff-Spritzguss, insbesondere bei kleinen Baugrößen. Alternativ können die Verbindungselemente als separate Kunststoff-/Blechteile, besonders bei großen Baugrößen, gefertigt werden und mit der Leiteinrichtung verschraubt, verklebt, verschweißt, vernietet, verlascht oder dergleichen werden.
Die Befestigungsstreben werden in vorteilhafter Weise besonders stabil und verwindungssteif ausgeführt, um im Einsatz der Leiteinrichtung als tragendes Element des Ventilators eine hohe Eigensteifigkeit und somit eine geringe Verformung und geringe Schwingungen zu gewährleisten. Des Weiteren ist es denkbar, dass am Außendurchmesser der Leiteinrichtung weitere Vorrichtungen vorgesehen sind, beispielsweise Vorrichtungen zur Befestigung eines Berührschutzes. Dabei kann es sich beispielsweise um Laschen, Schraubaugen, Kernlöcher für gewindefurchende Schrauben für Kunststoffanwendungen, Gewindebuchsen oder dergleichen handeln.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Leiteinrichtung mit nicht tragender Funktion mit einer bereits bestehenden Aufhängung eines Ventilators nach dem Stand der Technik, beispielsweise einer sogenannten Spinnenaufhängung, kombiniert werden. Dies ermöglicht es unter anderem, dass sich im Einsatz befindliche Geräte mit einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung nachgerüstet werden können. Hierzu wird die Leiteinrichtung durch Schraub-, Klips-, Steck-, Schweißverbindungen oder dergleichen mit der Spinnenaufhängung verbunden. Entsprechende Vorkehrungen können an der Deck- und/oder Bodenscheibe der Leiteinrichtung und/oder an der Aufhängung vorgesehen werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorkehrungen in der Form ausgeführt werden, dass die Leiteinrichtung direkt an der bestehenden Aufhängung befestigt werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Leiteinrichtung bzw. die Leiteinrichtung-Deckscheibe mit einem ebenen Tragblech direkt am Motor befestigt. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die Boden- und/oder Deckscheibe der Leiteinrichtung aufgrund des zur Verfügung stehenden Platzangebots, insbesondere auch infolge einer bestehenden Aufhängung, nicht als Rotationskörper oder beschnittenen Rotationskörper auszuführen. Um Kollisionen zwischen der Leiteinrichtung-Bodenscheibe mit einer bestehenden Aufhängung zu vermeiden und gleichzeitig eine näherungsweise tangentiale Fortsetzung der Laufrad-Bodenscheibe beizubehalten, kann die Leiteinrichtung-Bodenscheibe in welliger/gewölbter Form gestaltet werden. Damit ist gemeint, dass ein Schnitt von Leiteinrichtung-Bodenscheibe mit einem Zylindermantel, der koaxial zur Rotationsachse liegt, nicht die Geometrie eines Kreises bzw. von Kreissegmenten aufweist, sondern eine Varianz bzw. Welligkeit in einer Richtung parallel zur Rotationsachse aufweist. Von besonderem Vorteil sind vier Wellenlängen entlang des Umfangs der Leiteinrichtung-Deck- bzw. Bodenscheibe. Dadurch wird die bisher sehr kompakte Bauhöhe des Motorlüfterrads durch das Hinzufügen der Leiteinrichtung ganz oder nahezu beibehalten und die bisherige Aufhängung kann ohne oder ohne signifikante Änderungen weiterverwendet werden.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform eines Radialventilators mit tragender Leiteinrichtung, die besonders einfach und kostengünstig zu fertigen und montieren ist und die insbesondere für kleine Baugrößen wirtschaftlich ist, ist die Leiteinrichtung im Wesentlichen 2-teilig aufgebaut. In dieser 2-teiligen Leiteinrichtung sind bereits die Motoranbindung sowie die Düsenplattenanbindung integriert. Beide Teile sind Kunststoffspritzgussteile, wobei die benötigten Spritzgusswerkzeuge vergleichsweise einfach sind. Eines der Teile besteht im Wesentlichen aus der Bodenscheibe der Leiteinrichtung und einer Anbindung der Leiteinrichtung an den Motor. Das andere Teil besteht im Wesentlichen aus der Deckscheibe der Leiteinrichtung, den Leitschaufeln und einer Anbindung der Leiteinrichtung an die Düsenplatte. Die Leitschaufeln verlaufen parallel zur Achsrichtung. Die Anbindungselemente der Leiteinrichtung an die Düsenplatte sind in Form einer Verlängerung der Leitschaufeln in Achsrichtung über die Deckscheibe hinaus ausgebildet. Dadurch kann die Montage der Leiteinrichtung zusammen mit der Düsenplatte einfach und schnell mit 4 Schrauben durchgeführt werden, die durch ein Durchgangsloch komplett von der Düsenplatte bis zur Bodenscheibe der Leiteinrichtung bzw. der Motoranbindung der Leiteinrichtung durchgesteckt werden. Die Spritzgusswerkzeuge für die beiden Teile der Leiteinrichtung sowie auch der Düsenplatte können vergleichsweise einfach gestaltet werden, da keinerlei Hinterschnitte in Achsrichtung, d.h. in Entformungsrichtung der Werkzeuge, vorhanden sind. An der Düsenplatte sowie der Motoranbindung können Zentrier- und Fixierhilfen vorgesehen sein.
Ein oder mehrere erfindungsgemäße Ventilatoren können in übergeordneten Systemen wie Präzisionsklimageräten, Wärmepumpen, Kompakt- oder Klimakastengeräten, Elektronikkühlungsmodulen, Generator-, Lüftungssystemen oder Industrie-/Wohnraumkühlgeräten zum Einsatz kommen. In solchen Systemen ist oft ein eingeschränktes, häufig eher quaderförmiges, Platzangebot für den Ventilator bzw. die neben- oder übereinander angeordneten Ventilatoren vorhanden.
Bei dem Laufrad handelt es sich um ein Diagonal- oder Radiallaufrad entsprechend den voranstehenden Ausführungen.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
In den Figuren zeigen
1a in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines zum Stand der Technik gehörenden kompakten Motorlüfterrades diagonaler Bauart, wobei der Motor ein Außenläufermotor ist,
1b in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines zum Stand der Technik gehörenden freilaufenden Radialventilators mit Flachmaterialstrebenaufhängung,
1c in einer perspektivischen Ansicht ein zum Stand der Technik gehörendes Motorlüfterrad eines freilaufenden Diagonalventilators mit Spinnenaufhängung,
2a in schematischer Ansicht den strömungsführenden Teil eines Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung mit am Austritt kreisförmigen Rändern von Deck- und Bodenscheibe,
2b in einer schematischen Ansicht den strömungsführenden Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung mit am Austritt in der Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Symmetrieachse eher rechteckigen Rändern von Deck- und Bodenscheibe,
3a in einer schematischen Vorderansicht ein Motorlüfterrad diagonaler Bauart mit dem strömungsführenden Teil einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung,
3b in einer schematischen Seitenansicht, geschnitten mit einer Ebene durch die Rotationsachse, den Gegenstand aus 3a,
4 in einer schematischen Detailansicht im Schnitt den Übergang von Deck-/Bodenscheibe des Laufrads und der Leiteinrichtung eines erfindungsgemäßen Ventilators,
5a in einer schematischen Detailansicht im Schnitt den Spalt am Übergang zwischen der Deck-/Bodenscheibe des Laufrads und der Deck-/Bodenscheibe der Leiteinrichtung eines erfindungsgemäßen Ventilators,
5b in einer schematischen Detailansicht im Schnitt eine Labyrinth-Dichtung am Übergang zwischen der Deck-/Bodenscheibe des Laufrads und der Deck-/Bodenscheibe der Leiteinrichtung eines erfindungsgemäßen Ventilators,
6a in einer perspektivischen Ansicht ein Segment eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen, aus mehreren Segmenten bestehenden Leiteinrichtung mit einstückig integrierter Leiteinrichtung-Motor-Befestigung,
6b in einer perspektivischen Ansicht ein Segment eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen, aus mehreren Segmenten bestehenden Leiteinrichtung mit einstückig integrierter Leiteinrichtung-Motor-Befestigung,
6c in einer perspektivischen Ansicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, aus mehreren Segmenten bestehenden Leiteinrichtung mit Leiteinrichtung-Motor-Befestigung aus Blech,
7 in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße Leiteinrichtung mit tragender Funktion,
8a in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventilators, wobei die Leiteinrichtung tragende Funktion hat,
8b in einer perspektivischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventilators mit tragender Leiteinrichtung, wobei die Leiteinrichtung aus mehreren Segmenten besteht und eher rechteckigen Umriss aufweist,
8c in einer perspektivischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventilators mit tragender Leiteinrichtung aus mehreren Segmenten mit eher rechteckigem Umriss, wobei dort Blechstreben zur Verbindung der Leiteinrichtung mit der Düsenplatte vorgesehen sind,
9a in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Diagonalventilators mit nicht tragender Leiteinrichtung und Spinnenaufhängung, wobei dort die Leiteinrichtung an der Spinnenaufhängung befestigt ist,
9b in einer perspektivischen Ansicht, von vorne, den Gegenstand aus 9a, ohne Düsenplatte dargestellt,
10 in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Diagonalventilators mit nicht tragender Leiteinrichtung und Spinnenaufhängung, wobei dort die Leiteinrichtung an der Spinnenaufhängung befestigt ist und am Austritt in Achsrichtung gesehen gewellt ist,
11 in einer schematischen Ansicht einen Schnitt senkrecht zur Symmetrieachse durch den strömungsführenden Teil einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung,
12a in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radialventilators mit tragender Leiteinrichtung, die aus zwei Teilen besteht,
12b in einer Explosionsdarstellung den Gegenstand der 12a,
13 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Begriffs „eher rechteckig“ gemäß Anspruch 4.
Die 1a, 1b und 1c dokumentieren insbesondere den Stand der Technik, wie er aus der Praxis bekannt ist.
1a zeigt ein Motorlüfterrad 2 diagonaler Bauart. Ein solches oder vergleichbar aufgebautes diagonales Motorlüfterrad oder ein vergleichbar aufgebautes radiales Motorlüfterrad ist in der bekannten technischen Praxis häufig in Ventilatoren eingebaut, wie sie beispielsweise in 1b und 1c gezeigt sind. Ebenso können solche oder vergleichbar aufgebaute diagonale Motorlüfterräder oder auch vergleichbar aufgebaute radiale Motorlüfterräder bei erfindungsgemäßen Ventilatoren, wie sie beispielsweise in 3a, 3b, 8a, 8b, 8c, 9a, 9b oder 10 dargestellt sind, zum Einsatz kommen. Ein Motorlüfterrad 2 besteht im Wesentlichen aus einem Motor 13 und einem Laufrad 15. Der Motor 13 ist im Ausführungsbeispiel als Außenläufermotor ausgeführt.
Außenläufermotoren werden bei Ventilatoren insbesondere deswegen häufig eingesetzt, weil sie eine kompakte Bauweise erlauben. Vor allem die Erstreckung eines Motorlüfterrads bzw. eines Ventilators in Achsrichtung kann mit Hilfe von Außenläufermotoren gering gehalten werden. Eine kompakte Bauweise (sowohl in axialer wie in radialer Richtung) und somit ein geringer Platzbedarf ist ein Qualitätsmerkmal eines Ventilators und häufig eine notwendige Bedingung für den Einsatz eines Ventilators in einem übergeordneten System. Ein Laufrad 15 wiederum besteht im Wesentlichen aus einer Laufrad-Deckscheibe 17, einer Laufrad-Bodenscheibe 16 und Schaufeln 1, welche Laufrad-Deckscheibe 17 und Laufrad-Bodenscheibe 16 miteinander verbinden. Laufrad-Deck- bzw. Bodenscheiben 17 bzw. 16 von Radial- oder Diagonalventilatoren, haben jeweils einen abströmseitig gelegenen, äußeren Rand 33 bzw. 34. Die gedachte Fläche, welche von den Rändern 33 und 34 eines Laufrads 15 aufgespannt wird, wird als Laufradaustritt 4 bezeichnet. Durch diesen Laufradaustritt 4 tritt der gesamte, vom Ventilator im Betrieb geförderte Luftvolumenstrom aus dem Laufrad. Die Winkel, jeweils gemessen zu einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse, von Laufrad-Deck- bzw. Bodenscheibe 17 bzw. 16 am jeweiligen äußeren Rand 33 bzw. 34 bestimmen in der Regel maßgeblich den Abströmwinkel zwischen der Ausströmung aus dem Laufrad 15 im Betrieb, in der Projektion auf eine Ebene durch die Rotationsachse gesehen. Dieser Abströmwinkel lässt die Einordnung treffen, ob es sich um eine diagonale oder eine radiale Bauart handelt. Ist er größer als 20°, handelt es sich um ein Laufrad diagonaler Bauart, andernfalls um ein Laufrad radialer Bauart. Ein Laufrad 15 kann einteilig, insbesondere in Kunststoff-Spritzguss, oder in verschiedensten Art und Weisen mehrteilig gefertigt sein.
Laufrad-Deck- und Bodenscheiben 17 und 16 sind üblicherweise im Wesentlichen als Rotationskörper bezüglich der Rotationsachse der Laufräder 15 ausgebildet, wie auch bei den Laufrädern gemäß 1a bis 1c. Damit sind insbesondere auch Laufrad-Deck- und Bodenscheiben gemeint, die geringfügige Abweichungen von idealen Rotationskörpern aufweisen, wie beispielsweise Bohrungen, Vorkehrungen zum Befestigen von Wuchtgewichten, Schriftzügen, Fertigungstoleranzen, Versteifungselemente, Rippen oder Ähnlichem. Die äußeren Ränder 33 und 34 von Laufrad-Deck- bzw. Bodenscheibe haben dementsprechend im Wesentlichen die geometrische Gestalt eines Kreises, dessen Mittelpunkt auf der Rotationsachse der Laufräder 15 liegt. Schnittpunkte der Schaufelhinterkanten 37 aller Schaufeln 1 mit einer beliebigen Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Laufrads liegen, so vorhanden, im Wesentlichen auf einem Kreis, dessen Mittelpunkt auf der Rotationsachse liegt.
1b zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen freilaufenden Radialventilator mit rückwärts gekrümmten Schaufeln 1. Als freilaufend wird ein Radial- oder Diagonalventilator dann bezeichnet, wenn stromab des Laufradaustritts 4 keine strömungsführenden Elemente wie beispielsweise ein Spiralgehäuse, Diffusoren oder Nachleitschaufeln angeordnet sind. Der Radialventilator besteht im Wesentlichen aus einer Düsenplatte 6, einem Motorlüfterrad 2 radialer Bauart, Flachmaterialstreben 3 und einer Motortragplatte 5, auf welcher das Motorlüfterrad 2 fixiert ist. Die Düsenplatte 6 besteht im Wesentlichen aus einer Einlaufdüse 14 und einem Plattenteil 39. Die Einlaufdüse 14 hat die aerodynamische Funktion, die vom Laufrad 15 angesaugte Luft vor dem Laufradeintritt zu beschleunigen. Der Plattenteil 39 ist meist die mechanische Schnittstelle zu einem übergeordneten System, das heißt, der Ventilator wird mit dem Plattenteil 39 an einem übergeordneten System befestigt. Einlaufdüse 14 und Plattenteil 39 können integral einstückig, beispielsweise aus Blech, gefertigt sein, oder aber zwei zusammengefügte Einzelteile sein. Die Motortragplatte 5 und die Flachmaterialstreben 3 übernehmen zusammen die Funktion der Aufhängung, das heißt, die Fixierung der Rotationsachse und der axialen Position des Motorlüfterrads 2 in einer bestimmten relativen Position zur Düsenplatte 6. Diese Fixierung muss bei Stillstand, Betrieb, Lagerung und Transport eines Ventilators sichergestellt sein. Zum Stand der Technik zählen ähnliche Ausführungsformen, bei denen die Funktion der Flachmaterialstreben 3 beispielsweise von Hohlprofilstreben o.ä. übernommen wird. Die Motortragplatte kann von der im Wesentlichen rechteckigen Form insbesondere durch Ausnehmungen abweichen.
1c zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen freilaufenden Diagonalventilator mit rückwärts gekrümmten Schaufeln 1. Der Diagonalventilator besteht aus einer Düsenplatte 6, einem Motorlüfterrad 2 diagonaler Bauart und einer Spinnenaufhängung 7. Die Spinnenaufhängung besteht typischerweise aus axialen Streben 7a und Querstreben 7b, die meist aus Rund- oder Rohrmaterial aufgebaut sind, sowie einem oder mehreren Motortragblechen 8. Die Spinnenaufhängung 7 übernimmt die Funktion der Aufhängung. Spinnenaufhängungen haben durch die geringe Querschnittsfläche und weitgehende Kantenlosigkeit der axialen Streben 7a, die stromab des Laufradaustritts 4 verlaufen, den Vorteil, dass eine geringere Versperrung und/oder Verwirbelung der abströmenden Luft erreicht wird, als dies bei Flachmaterialstreben 3 wie im Ventilator gemäß 1b der Fall ist, was Vorteile in Luftleistung, Wirkungsgrad und/oder Akustik mit sich bringt. Im Übrigen ist der Aufbau der 1c vergleichbar mit dem der 1b.
Radial- oder Diagonalventilatoren, wie beispielsweise die gemäß 1b oder 1c, werden typischerweise in übergeordnete Systeme eingebaut. Beispiele für übergeordnete Systeme sind Klimakastengeräte, Wärmepumpen, Lüftungsanlagen, Verdampfer, Verflüssiger, Generatoren oder Elektronikkühlsysteme. In einem übergeordneten System, in dem sie eingebaut sind, haben die Ventilatoren häufig ein bestimmtes maximales Platzangebot in axiale und/oder radiale Richtung gesehen. Die Minimierung des Platzbedarfs von Ventilatoren bzw. dessen Anpassung an ein bestehendes Platzangebot ist für Anbieter solcher Ventilatoren deswegen häufig von gewichtigem Interesse. Dies gilt auch für die im Folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Ventilatoren bzw. Leiteinrichtungen. Bei typischerweise gebräuchlichen Radial- oder Diagonalventilatoren wie beispielsweise denen gemäß 1b oder 1c kann der Platzbedarf grob durch ein quaderförmiges Hüllvolumen abgeschätzt werden, wobei der Quader in den Ausführungsbeispielen etwa durch die Flachmaterialstreben 3 bzw. die axialen Streben 7a der Spinnenaufhängung 7 charakterisiert ist. Dabei kann die Erstreckung der Düsenplatte 6 in Radialrichtung außer Acht gelassen werden. Die Elemente 3 und 7a umhüllen, zum einen, in radialer Richtung das komplette Motorlüfterrad 2. In axialer Richtung, zum anderen, überbrücken sie den Abstand zwischen Düsenplatte 6 und der Anschlussebene des Motors 13. Neben Kosten- und Fertigungsaspekten ist ein Hauptgrund für das quaderförmige Hüllvolumen die sich daraus ergebende Möglichkeit, mehrere Ventilatoren mit geringem oder keinem Abstand zueinander platzsparend übereinander und/oder nebeneinander anordnen zu können, und zwar bei Lagerung, Transport oder insbesondere eingebaut in einem übergeordneten System mit mehreren parallel betriebenen Ventilatoren. Unter anderem durch das quaderförmige Hüllvolumen von solchen Ventilatoren ist oft auch der zur Verfügung stehende Einbauraum bestehender übergeordneter Systeme in etwa quaderförmig gestaltet.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, vom Konzept der freilaufenden Radial- bzw. Diagonalventilatoren gemäß 1b und 1c abzukommen und Ventilatoren zu schaffen, die eine stromab dem Laufrad 15 angeordnete, im Betrieb stehende Leiteinrichtung aufweisen. Mit solchen Leiteinrichtungen kann die Luftleistung, der Wirkungsgrad und/oder das akustische Verhalten eines Radial- oder Diagonalventilators verbessert werden. Gleichzeitig soll eine solche Leiteinrichtung den Platzbedarf des Ventilators nicht übermäßig vergrößern, d.h. der Ventilator soll relativ kompakt bleiben. Die Einhaltung eines etwa quaderförmigen Hüllvolumens kann hinsichtlich Kompaktheit aus zuvor beschriebenen Gründen von besonderem Interesse sein. Auch soll die Leiteinrichtung kostengünstig fertigbar sein. Die Leiteinrichtung kann bei manchen Ausführungsformen die Funktion der Aufhängung übernehmen, das heißt, Flachmaterialstreben oder Streben der Spinnenaufhängung können dann ganz oder teilweise ersetzt werden.
2a zeigt in einer perspektivischen Ansicht den strömungsführenden Teil eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung 9, wobei dort Leitschaufeln 10 zwischen einer Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 und einer Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 angeordnet und fest mit diesen verbunden sind. Die Leiteinrichtung-Deckscheibe hat einen inneren, zuströmseitig gelegenen Rand 29 sowie einen äußeren, abströmseitig gelegenen Rand 30. Die Leiteinrichtung-Bodenscheibe hat einen inneren, zuströmseitig gelegenen Rand 31 sowie einen äußeren, abströmseitig gelegenen Rand 32. Die gedachte Fläche, welche von den inneren Rändern 29 und 31 der Leiteinrichtung 9 aufgespannt wird, wird als Leiteinrichtungseintritt 35 bezeichnet. Die gedachte Fläche, welche von den äußeren Rändern 30 und 32 der Leiteinrichtung 9 aufgespannt wird, wird als Leiteinrichtungsaustritt 36 bezeichnet. Durch den Leiteinrichtungseintritt 35 tritt zumindest der Großteil des gesamten, vom Laufrad im Betrieb geförderten Luftvolumenstroms, in die Leiteinrichtung 9 ein. Durch den Leiteinrichtungsaustritt 36 tritt zumindest der Großteil des gesamten, vom Laufrad im Betrieb geförderten Luftvolumenstroms, aus der Leiteinrichtung 9 aus. Gemäß der Darstellung in 2a sind die Ränder 29, 30, 31, 32 der Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 bzw. der Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 kreisrund ausgeführt. Die Leitschaufeln 10 sind untereinander in ihrer Geometrie gleich. Die Verteilung der Leitschaufeln 10 ist über den Umfang von Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 und Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 gesehen gleichmäßig, das heißt, der in Umfangsrichtung gemessene Abstand zwischen benachbarten Leitschaufeln 10 ist immer gleich.
2b zeigt in einer perspektivischen Ansicht den strömungsführenden Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung 9, wobei hier die dem Leiteinrichtungsaustritt 36 zugeordneten Ränder 30, 32 eine nicht kreisförmige Geometrie aufweisen. In der Projektion auf eine zur Symmetrieachse senkrechten Ebene haben die Ränder 30, 32 eine eher rechteckige Geometrie. Dies führt dazu, dass der Abstand der Ränder 29 und 30 bzw. 31 und 32, der die Erstreckung von Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 bzw. Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 in Durchströmrichtung definiert, über den Umfang variiert. In Bereichen, die eher den Ecken der in der Projektion eher rechteckigen Geometrie zuzuordnen sind, ist demzufolge die Erstreckung von Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 und Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 in Durchströmrichtung größer, während diese Erstreckung in Bereichen, die eher den Seiten der in der Projektion eher rechteckigen Geometrie zuzuordnen sind, geringer ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind alle Leitschaufeln 10 untereinander in ihrer Geometrie gleich. Die Verteilung der Leitschaufeln 10 ist über dem Umfang von Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 und Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 gesehen stark ungleichmäßig, das heißt, der in Umfangsrichtung gemessene Abstand zwischen benachbarten Leitschaufeln variiert. In Bereichen, die eher den Ecken der beschriebenen in der Projektion eher rechteckigen Geometrie zuzuordnen sind, liegt eine Anhäufung der Leitschaufeln 10 vor. In Bereichen, die eher den Seiten der beschriebenen in der Projektion eher rechteckigen Geometrie zuzuordnen sind, liegt eine Ausdünnung der Leitschaufeln 10 vor bzw. sie sind über einen weiten Bereich nicht vorhanden. Dies ist dem Umstand geschuldet, dass in diesem Bereich aufgrund der geringen Erstreckung von Leiteinrichtung-Deckscheibe bzw. Leiteinrichtung-Bodenscheibe in Durchströmrichtung nur unzureichend Platz für das Anbringen von weiteren Leitschaufeln vorhanden ist. Bei weiteren Ausführungsformen, beispielsweise der in 6c oder auch 11 dargestellten, können sich Leitschaufeln 10a, 10b in ihrer Geometrie voneinander unterscheiden. Insbesondere können Leitschaufeln 10a eine geringere Erstreckung in Durchströmrichtung als Leitschaufeln 10b haben. Kürzere Leitschaufeln 10a befinden sich eher in Bereichen, die den Seiten der in der Projektion eher rechteckigen Geometrie zuzuordnen sind. Längere Leitschaufeln 10b befinden sich eher in Bereichen, die den Ecken der in der Projektion eher rechteckigen Geometrie zuzuordnen sind. Es ist von Vorteil, wie die Ausführungsbeispiele zeigen, dass die Leiteinrichtung-Deckscheibe und Leiteinrichtung-Bodenscheibe 12, 11 eine größere Erstreckung in Durchströmrichtung haben wie die Leitschaufeln 10. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn sich die Leitschaufelhinterkanten 44 ganz oder zum großen Teil stromauf des Leiteinrichtungs-Austritts 36 befinden.
Der maximale Durchmesser der äußeren Ränder 30, 32 von Leiteinrichtung-Deckscheibe und Leiteinrichtung-Bodenscheibe 12 bzw. 11 ist bei vorteilhaften Ausführungsformen jeweils um 10%–50% größer, für besonders hohe Wirkungsgradanforderungen 20%–50% größer, als der Durchmesser des jeweils entsprechenden Randes 33 bzw. 34 von Laufrad-Deck- bzw. Bodenscheibe 17 bzw. 16.
11 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Leiteinrichtung 9, beispielsweise gemäß einer der 2a oder 2b, an einer im Bereich des strömungsführenden Teils der Leiteinrichtung 9 senkrecht zur Symmetrieachse liegenden Ebene. Zusätzlich sind schematisch drei mit der Symmetrieachse konzentrische Kreise eingezeichnet. Der mittlere, durchgehend gezeichnete Kreis beschreibt den mittleren Durchmesser der Leitschaufelvorderkanten 38 aller Leitschaufeln 10, 10a, 10b der Leiteinrichtung 9. Dieser mittlere Durchmesser kann in Spannweitenrichtung der Leitschaufeln 10, 10a, 10b, das heißt, in Abhängigkeit der gewählten Schnittebene, variieren. Die gestrichelten Kreise haben von diesem einen um +7% bzw. –7% abweichenden Durchmesser. Es ist zu erkennen, dass alle Schnittpunkte der Leitschaufelvorderkanten 38 des Ausführungsbeispiels mit der gewählten Schnittebene in diesem Toleranzband liegen. Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen liegen diese Durchmesser (je Schnittebene bzw. Position in Spannweitenrichtung) alle innerhalb eines Toleranzbandes von +/–2% vom mittleren Durchmesser. Dies bedeutet beim Ventilator in Betrieb, dass die Schaufelhinterkanten 37 aller Schaufeln 1 bei Rotation des Laufrads 15 jeweils in einem untereinander ähnlichen, kleinen Abstand an den Leitschaufelvorderkanten 38 aller Leitschaufeln 10, 10a, 10b vorbeistreichen.
Zu jedem Punkt einer Leitschaufelvorderkante 38 einer Leitschaufel 10, 10a, 10b kann ein minimaler Abstand dS angegeben werden, den dieser im Laufe einer Rotation des Laufrads 15 zu einer Schaufelhinterkante 37 einer der Schaufeln 1 des Laufrads 15 einnimmt. Generell kann dieser Abstand dS in Spannweitenrichtung und auch für die verschiedenen Leitschaufeln 10, 10a, 10b variieren. Bei vorteilhaften Ausführungsformen liegt dieser minimale Abstand dS für jede Position in Spannweitenrichtung und jede Leitschaufel 10, 10a, 10b im Bereich von 0.5%–5% des Laufraddurchmessers, welcher als der Durchmesser des kreisförmigen Randes 33 der Laufrad-Deckscheibe 17 definiert ist. Die Wahl von sehr kleinen Abständen dS im Bereich von 0.5%–2% vom Laufraddurchmesser ist vorteilhaft für den Platzbedarf des Ventilators, den Wirkungsgrad und die Luftleistung. Hinsichtlich Schallemissionen im Betrieb kann die Wahl von größeren Abständen dS im Bereich 2%–5% vom Laufraddurchmesser vorteilhaft sein.
Die Schaufelzahl erfindungsgemäßer Leiteinrichtungen kann zwischen 8 und 30, vorteilhafterweise zwischen 10 und 25, liegen. Die Außenkontur der Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 und der Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 kann dem jeweiligen Bedarf angepasst sein, nämlich beispielsweise entsprechend den Darstellungen in den 2a und 2b.
In 11 ist erkennbar, dass Leitschaufeln 10 im Schnitt gesehen eine Geometrie ähnlich der eines Tragflügelprofils haben. Insbesondere weichen diese Schnitte der Leitschaufeln 10 stark von Ellipsen, Rechtecken, Kreuzen oder sonstigen rotations- oder spiegelsymmetrischen Konturen ab. An den Leitschaufelvorderkanten 38 sind diese Schnitte abgerundet. Bis auf den Bereich der Leitschaufelhinterkanten 44 sind Kanten und Ecken nicht vorhanden. Die Schnitte habe eher dünne, schlanke Gestalt. Man kann sich, je Schnitt, in bekannter Weise eine mittlere Linie denken (Skelettlinie), welche an Leitschaufelvorderkanten 38 bzw. Leitschaufelhinterkanten 41 Winkel γ1 bzw. γ2 mit der Umfangsrichtung einschließen. Vorteilhafterweise ist γ2 > γ1. Vorteilhafterweise liegen γ1 und γ2 im Bereich 10° bis 80°. Die Erstreckung senkrecht zur Skelettlinie (Dicke) ist nicht konstant, sondern nimmt, vom Vorderkantenbereich aus gesehen, zunächst zu, um, ab einer Stelle maximaler Dicke, im Verlauf bis zur Hinterkante auf einen geringen Wert abzunehmen. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, insbesondere bei Leiteinrichtungen mit tragender Funktion, bei denen die Leitschaufeln 10 im Schnitt gesehen nicht die Geometrie eines Tragflügels aufweisen, sondern einfachere Geometrien wie beispielsweise Kreise, Ellipsen, Rechtecke, Kreuze oder dergleichen. Solche Ausführungsformen haben allerdings eine geringere Wirkungsgraderhöhung als Ausführungsformen mit Tragflügelprofilquerschnitt.
Die Definition des Begriffes „eher rechteckig“ im Sinne einer möglichen Gestaltung der Leitreinrichtung-Austrittsränder 30 und 32, in der Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Symmetrieachse, soll im Folgenden mit Hilfe von 13 klargestellt werden. Mit A0 ist eine exakt rechteckige Fläche dargestellt. Diese Fläche charakterisiert in gewisser Weise den zur Verfügung stehenden maximalen Einbauraum in dieser Projektion bzw. Blickrichtung. Mit A1 und A2 sind, ebenfalls in dieser Projektion, mögliche Gestaltungsformen der Ränder 30 bzw. 32 dargestellt, die beide nicht exakt rechteckig sind. A0 ist immer das Rechteck minimaler Fläche, welches die jeweilige Ausführung der genannten Ränder 30 bzw. 32, in dieser Projektion, wie beispielsweise A1 und A2, komplett enthält. A1 stellt eine Ellipse dar, welche als nicht rechteckig angesehen wird. Das Flächenverhältnis A1/A0 ist, wie für alle Ellipsen und insbesondere den Kreis, etwa 79%. A2 stellt den Rand einer Fläche dar, die größer ist als die von A1 und deren minimales umschriebenes Rechteck ebenfalls A0 ist. In diesem Sinne hat A2 im Vergleich zu A1 eher rechteckige Gestalt. Im Sinne der Erfindung wird eine Fläche A und in diesem Sinne auch deren Rand als „eher rechteckig“ bezeichnet, falls A/A0 > 80%, vorteilhaft A/A0 > 90%, ist. Der Platzbedarf bzw. die Außenform eines erfindungsgemäßen Ventilators bzw. einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung wird als eher quaderförmig bezeichnet, wenn die Gestaltung der Leitreinrichtung-Austrittsränder 30 und 32, in der Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Symmetrieachse im Sinne der gegebenen Definition „eher rechteckig“ ist. In der Regel definiert nämlich die Projektion der Leitreinrichtung-Austrittsränder 30 und 32 auf eine Ebene senkrecht zur Symmetrieachse den Platzbedarf eines erfindungsgemäßen Ventilators in Blickrichtung der Rotationsachse gesehen. Der Platzbedarf einer Düsenplatte 6, die in dieser Blickrichtung gesehen in der Regel radial eine größere Erstreckung hat als der übrige Teil des Ventilators, spielt dabei eine andere Rolle und kann bei dieser Betrachtungsweise ausgenommen werden.
Die strömungsführenden Teile der Leiteinrichtungen 9 gemäß 2a und 2b können einstückig (monolithisch) gefertigt sein, insbesondere in Kunststoffspritzguss oder Metallguss. Es können, wie in den folgenden Figuren gezeigt, noch weitere Funktionselemente einstückig mit in die Leiteinrichtungen 9 integriert sein, wie beispielsweise Streben oder dergleichen. Die strömungsführenden Teile der Leiteinrichtungen 9 können auch mehrteilig gefertigt sein, beispielsweise aus mehreren Segmenten aus Kunststoffspritzguss oder Metallguss, die in geeigneter Weise miteinander verbunden werden, oder als Blechkonstruktion, wobei Leitschaufeln 10 mit Leiteinrichtung-Boden- und Deckscheibe 11, 12 verschweißt, verlascht, verschraubt, getoxt, vernietet, verklebt oder dergleichen werden.
3a zeigt eine erfindungsgemäße Leiteinrichtung 9 mit darin eingebautem Motorlüfterrad 2 diagonaler Bauart in schematischer Ansicht, schräg von vorne. Erkennbar ist der elektrische Motor 13, das Laufrad 15 und die radial sich nach außen erstreckende bzw. sich an das Laufrad 15 anschließende Leiteinrichtung 9.
Für das Motorlüfterrad 2 gelten im Wesentlichen dieselben Ausführungen, wie sie zum Stand der Technik gemäß 1a–1c gemacht wurden. Die Leiteinrichtung 9 umfasst die Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 und die Leiteinrichtung-Deckscheibe 12. Dazwischen sind die zuvor bereits erwähnten Leitschaufeln 10 angeordnet. Das Motorlüfterrad 2 ist dergestalt in der Leiteinrichtung 9 angeordnet, dass die Rotationsachse des Laufrads 15 mit der Symmetrieachse der Leiteinrichtung 9 zusammenfällt.
3b zeigt den Gegenstand aus 3a in einer schematischen Seitenansicht, geschnitten mit einer Ebene durch die Rotationsachse. 3b zeigt besonders deutlich, dass die Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 und die Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 eine im Wesentlichen stetige und tangentenstetige Verlängerung der Laufrad-Bodenscheibe 16 und der Laufrad-Deckscheibe 17 des Laufrads 15 sind. Dadurch ergibt sich eine ganz besonders günstige strömungstechnische Situation entsprechend den Ausführungen in der allgemeinen Beschreibung. Zur besseren Umlenkung oder Weiterführung der Strömung nach dem Leiteinrichtungsaustritt 36 in die diagonale Richtung ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der mittlere Achsabstand des äußeren Randes 30 der Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 größer oder gleich dem mittleren Achsabstand des äußeren Randes 32 der Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11. Vorteilhafterweise haben diese mittleren Achsabstände ein Verhältnis im Bereich 1.0–1.2. Eine diagonale Abströmrichtung ist insbesondere bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Ventilators in einem übergeordneten System wichtig, bei dem die Strömung nach Austritt aus dem Ventilator in einer eher achsparallelen Art und Weise weitergeleitet wird, beispielsweise durch strömungsundurchlässige Wände in mehr oder weniger geringen Abständen radial außerhalb abströmseitig des Ventilators.
β1 und β2 beschreiben im Schnitt gesehen die Winkel zwischen Leiteinrichtung-Deck- bzw. Bodenscheibe 12, 11 im Bereich vom Leiteinrichtung-Austritt 36 und einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse. Der im Schnitt gesehene Abströmwinkel β liegt in einem Bereich zwischen β1 und β2. Die diagonale Richtung wird durch große Abströmwinkel β > 20° charakterisiert. Falls β2 und β1 etwa gleich groß sind, verlaufen Leiteinrichtung-Deck- und Bodenscheibe 12, 11 am Leiteinrichtungsaustritt näherungsweise parallel. Für β2 > β1 divergieren Leiteinrichtung-Deck- und Bodenscheibe 12, 11 am Leiteinrichtungsaustritt voneinander. Dadurch wird eine zusätzliche Vergrößerung des Strömungsquerschnitts und somit eine zusätzliche Strömungsverzögerung zum Leiteinrichtungsaustritt hin erreicht, was zu zusätzlicher statischer Druckrückgewinnung und somit Wirkungsgradsteigerung führen kann. Wählt man die Differenz β2 – β1 allerdings zu groß, löst die Strömung an Leiteinrichtung-Deck- und/oder. Bodenscheibe 12, 11 ab und es kommt zu Verschlechterungen in Wirkungsgrad, Druckaufbau und Akustik. Besonders vorteilhaft ist die Wahl 0° ≤ β2 – β1 ≤ 20°.
Mit anderen Worten fluchten die jeweiligen Bodenscheiben 11, 16 und Deckscheiben 12, 17 miteinander, wobei sich die Leiteinrichtung 9 nahezu spaltfrei an das Laufrad 15 der Ventilatoreinrichtung 2 anschließt. Die Leiteinrichtung 9 ist im Sinne einer Nachleit- und Diffusoreinheit zu verstehen, um nämlich die Strömungsgeschwindigkeiten der aus dem Laufrad 15 austretenden Strömung zu reduzieren und den mit den Strömungsgeschwindigkeiten einhergehenden, meist nicht nutzbaren dynamischen Druck zumindest teilweise in nutzbaren statischen Druck umzuwandeln. Dadurch werden der Wirkungsgrad und/oder die Luftleistung des Ventilators erhöht.
Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 und die Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 eine im Wesentlichen stetige, aber nicht tangentenstetige Verlängerung der Laufrad-Bodenscheibe 16 und der Laufrad-Deckscheibe 17 des Laufrads 15 sind. Der Verzicht auf Tangentenstetigkeit, insbesondere beim Übergang der Bodenscheiben 16 und 11, kann hinsichtlich Kompaktheit bzw. Platzbedarf der Leiteinrichtung in axialer oder radialer Richtung gesehen entscheidende Vorteile mit sich bringen.
4 zeigt als Detail eines Schnittes an einer Ebene, die die Rotationsachse enthält, ähnlich dem der 3b, den Übergang der Deck- oder Bodenscheibe 16, 17 des Laufrads 15 zu der Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 bzw. Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 der Leiteinrichtung 9. 4 lässt erkennen, dass die Deckscheibe/Bodenscheibe 12, 11 der Leiteinrichtung 9 näherungsweise in stetiger Verlängerung zur Deck-/Bodenscheibe 17, 16 des Motorlüfterrads 2 bzw. des Laufrads 15 verläuft. Mit einem Winkel α ungleich 0° wird eine Abweichung von der strömungstechnisch idealen Tangentenstetigkeit (α = 0°) quantifiziert. Besonders vorteilhaft ist die Wahl –15° < α < +15°. Die Wahl α ≠ 0° kann vor allem Vorteile hinsichtlich Platzbedarfsminimierung der Leiteinrichtung 9 bzw. des Ventilators bei gleicher Länge der Leiteinrichtung-Deck- bzw. Bodenscheibe 12 bzw. 11 in Strömungsrichtung mit sich bringen. Dabei führt α > 0° (wie gezeichnet) eher zu einer radial kompakteren Bauweise, α < 0° eher zu einer axial kompakteren Bauweise.
5a zeigt als Detail eines Schnittes an einer Ebene, die die Rotationsachse enthält, ähnlich dem der 3b, den Übergang der Deck- oder Bodenscheibe 17, 16 des Laufrads 15 zu der Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 bzw. Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 der Leiteinrichtung 9. 5a zeigt den Spalt 18 zwischen dem Laufrad 15 und der Leiteinrichtung 9 bzw. zwischen den jeweiligen Deck- oder Bodenscheiben 17 und 12 oder 16 und 11. Der Spalt 18, der sich zwischen den Rändern 33 und 29 bzw. 34 und 31 erstreckt, stellt sicher, dass sich Laufrad 15 und Leiteinrichtung 9 im Betrieb, bei dem sich das Laufrad gegenüber der Leiteinrichtung in Umfangsrichtung bewegt, nicht berühren. Aus Gründen von Fertigungstoleranzen, Montagetoleranzen, Schwingungen, Wuchtgewichten oder Verformungen im Betrieb muss dieser Spalt mindestens eine gewisse minimale Spaltweite aufweisen. Allerdings entsteht durch den Spalt 18 unvermeidlicherweise ein Leckagevolumenstrom, der letztenendes eine Minderung von Luftleistung und Wirkungsgrad sowie eine Erhöhung der Schallemissionen verursacht. Deswegen sollte die Spaltweite eines Spalts 18 andererseits möglichst klein sein und vorzugsweise im Bereich von 0.5%–2% vom Laufraddurchmesser liegen. Mit Spaltweite ist der minimale Abstand von Laufrad-Deck- oder Bodenscheibe 17 bzw. 16 zu Leiteinrichtung-Deck- bzw. Bodenscheibe 12 bzw. 11 gemeint.
Durch Einsatz einer Labyrinth-Dichtung 19, wie beispielsweise in 5b gezeigt, kann der Leckagevolumenstrom am Spalt 18 weiter reduziert oder nahezu vermieden werden, um dadurch höhere Luftleistung und/oder höhere Wirkungsgrade und/oder niedrigere Schallemissionen zu erreichen. Auch ist es denkbar, einen ähnlichen Effekt wie bei einer Labyrinthdichtung 19 durch eine seitliche Überlappung zwischen den Deck- bzw. Bodenscheiben des Laufrads 15 und der Leiteinrichtung 9 zu erreichen.
Insbesondere um Werkzeugkosten zu reduzieren, können Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung 9 aus mehreren Segmenten aufgebaut sein, wie die 6 und 8 zeigen. Bei mehrteiliger Ausführung der Leiteinrichtung 9 können die Segmente 20 aus Kunststoff, Metall oder aus einer Kombination der beiden Werkstoffe gefertigt sein.
Die 6a und 6b zeigen jeweils ein Segment 20 einer aus Segmenten bestehenden Leiteinrichtung 9. Diese Leiteinrichtung 9 hat, neben dem strömungsführenden Teil bestehend aus Leitschaufeln 10, Leiteinrichtung-Deck- und Bodenscheibe 12, 11 noch eine Leiteinrichtung-Motoranbindung 21. Im Ausführungsbeispiel nach 6a besteht diese aus mehreren Motoranbindung-Streben 23 und einem Motoranbindung-Flansch 40. Die Leiteinrichtung-Motoranbindung 21 ist im Ausführungsbeispiel je Segment einstückig mit dem strömungsführenden Teil gefertigt, vorteilhafterweise in Kunststoff-Spritzguss. Die Streben haben im Querschnitt etwa die Form eines T-Profils, was hohe Biegesteifigkeiten mit den Anforderungen an ein Spritzgussteil, nämlich insbesondere etwa konstante Wandstärken, in Einklang bringt. Am Motoranbindung-Flansch 40 sind Bohrungen vorgesehen, an denen ein Motor 13 befestigt werden kann. Der innere Rand von Motoranbindung-Flansch 40 kann zur Zentrierung bei der Montage des Motors 13 benutzt werden.
Die Zahl der Segmente, aus denen eine Leiteinrichtung 9 aufgebaut ist, kann 2–8 betragen. Vorteilhafterweise sind alle Segmente gleich oder zumindest ähnlich, damit sie mit dem gleichen Gusswerkzeug gefertigt werden können. Leichte Variationen zwischen den Segmenten können bei Bedarf durch Gusswerkzeugwechseleinsätze oder nachträgliches Bearbeiten erreicht werden. Die Zahl der Leitschaufeln 10 ist vorteilhafterweise ein Vielfaches der Zahl der Segmente. Als besonders vorteilhaft hat sich die Zahl der Segmente 4 herausgestellt. Zum einen stellt sie einen guten Kompromiss zwischen Gusswerkzeuggröße und Fügeaufwand beim Fügen der Segmente dar. Zum anderen eignet sich diese Zahl hervorragend dafür, eine eher rechteckige Form der Leiteinrichtung aus gleichen bzw. ähnlichen Segmenten aufzubauen. Die Zahl der Leitschaufeln 10, 10a, 10b pro Segment ist vorteilhafterweise 4, was sich als guter Kompromiss zwischen Werkzeugkosten, Kompaktheit, Wirkungsgraderhöhung und Akustik herausgestellt hat.
Das Fügen der Segmente 20 zu einer Leiteinrichtung 9 kann durch Verschweißen, Verlaschen, Verschrauben, Toxen, Nieten, Kleben, Schnapphaken, einer Schnappverbindung oder ähnlichem geschehen. Beim Ausführungsbeispiel eines Segments nach 6a ist eine Fügestelle 22 ausgebildet, welche eine besonders große Fügefläche zur Verfügung stellt, zumindest größer als diejenige, die durch bloßes Durchtrennen von Leiteinrichtung-Deck- bzw. Bodenscheibe 12, 11 vorhanden sein würde. Große Fügeflächen sind in diesem Sinne bei den meisten der genannten Fügeverfahren hilfreich und förderlich für die Festigkeit. Dies gilt insbesondere auch für Schraub- oder Nietverbindungen, bei denen die Fügefläche 22 für das Platzieren von entsprechenden Bohrungen genutzt werden kann. Zusätzlich können an den Fügestellen 22 Zentrierhilfen zum Fügen der Segmente angebracht sein, beispielsweise in Form von Zapfen, Kegeln, Laschen, Schnapphaken, Nut-Feder-Verbindungen. Die Zentrierhilfen vereinfachen die Montage und sorgen unter anderem für eine sichere Verbindung beim anschließenden Fügen. Außerdem besteht die Möglichkeit, an den Fügestellen 22 weitere Befestigungselemente vorzusehen, beispielsweise Blechteile, die für die Verbindung mit der Düsenplatte 25 und/oder dem Motor 13 sorgen.
6b zeigt ein Segment 20 einer ähnlichen Ausführungsform wie 6a mit integrierter Leiteinrichtung-Motoranbindung 21 Die Fügestelle 22 der Segmente 20 verläuft hier allerdings genau durch einige der Motoranbindung-Streben 23a, die demzufolge geteilt sind. Dadurch wird eine weitere erhebliche Vergrößerung der Fügefläche der Fügestelle 22 erreicht. Weiterhin sind die Fügestellen 22 zwischen den jeweils benachbarten Segmenten 20 dahingehend nutzbar, um ohne deutliche Erhöhung des Montageaufwands weitere Bleche, Streben, Halterungen, etc. anzubringen.
Ähnliche Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Leiteinrichtungen wie die gemäß 6a, 6b können auch einstückig, also nicht segmentiert, ausgeführt sein.
6c zeigt eine aus 4 Segmenten 20 aufgebaute Leiteinrichtung 9 mit einer Blech-Leiteinrichtung-Motoranbindung 24. Hier sind die Segmente 20 vorzugsweise aus Kunststoff-Spritzguss gefertigt. Die Blech-Leiteinrichtung-Motoranbindung 24 ist nicht segmentweise einstückig mit den Segmenten 20 gefertigt, sondern besteht aus 4 separat gefertigten, gleichen Blechteilen, die im Bereich der Fügestellen 22 mit den Segmenten 20 verbunden sind. Der Bereich des inneren Randes der Blech-Leiteinrichtung-Motoranbindung 24 ist für die Zentrierung und die Fixierung eines Motors 13 vorgesehen. Ein Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber denen gemäß 6a und 6b, welche ansonsten ähnlich aufgebaut sind, ist die einfachere Gestaltung des Spritzgusswerkzeugs für die Segmente 20 sowie die, je nach Gestaltung, höhere Festigkeit.
Die in 6c gezeigte Ausführungsform hat, insbesondere in ihrer Sehnenlänge, voneinander unterschiedliche Leitschaufeln 10a und 10b. Sowohl die Zahl der Leitschaufeln 10a als auch die Zahl der Leitschaufeln 10b ist ein Vielfaches der Zahl der Segmente 20. Ob unterschiedliche oder gleiche Leitschaufeln 10 bzw. 10a und 10b vorhanden sind, ist nicht ursächlich gekoppelt mit der Ausführungsform mit integrierter Leiteinrichtung-Motoranbindung 21 oder separater Blech-Leiteinrichtung-Motoranbindung 24. Es können bei anderen Ausführungsformen auch mehr als zwei unterschiedliche Leitschaufelgeometrien vorhanden sein.
Auch ist es denkbar, eine ähnliche Ausführungsform wie die gemäß 6c ohne einen Aufbau aus Segmenten 20 zu haben. Dann kann der strömungsführende Teil der Leiteinrichtung 9 ein einteiliges Spritzgussteil sein, und die Blech-Leiteinrichtung-Motoranbindung 24 ein einteiliges oder mehrteiliges Blech.
Die Ausführungsformen nach 6a–6c zeigen Ausführungsbeispiele von Leiteinrichtungen mit einer möglichen Verbindung des Motors 13 zur Leiteinrichtung 9. Solche Ausführungsformen können insbesondere bei nicht-tragenden Leiteinrichtungen zum Einsatz kommen. In diesen Fällen wird die Verbindung von Düsenplatte und Motor mit einer Aufhängung, beispielsweise einer Spinnenaufhängung 7 oder Flachmaterialstreben 3 mit Motortragplatte 5, hergestellt. Die Leiteinrichtung 9 wird dann mit den beschriebenen möglichen Verbindungen am Motor 13 befestigt. Die Leiteinrichtung 9 muss bei diesen Ausführungsformen dergestalt konstruiert sein, dass sie mit der Aufhängung nicht kollidiert und montierbar ist.
Ähnliche Verbindungen des Motors 13 zur Leiteinrichtung 9, wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß 6a–6c aufgezeigt, nämlich Leiteinrichtung-Motoranbindung 21 oder Blech-Leiteinrichtung-Motoranbindung 24, können auch bei Leiteinrichtungen 9 mit tragender Funktion verwendet werden. Dann allerdings muss im Unterschied zu den genannten Ausführungsformen zusätzlich noch eine Verbindung der Leiteinrichtung 9 zur Düsenplatte 6 vorgesehen sein. Ausführungsbeispiele für Leiteinrichtungen 9 mit tragender Funktion werden im Folgenden anhand der 8a–8c und 12a–12b beschrieben. Solche Leiteinrichtungen 9 übernehmen, neben der bereits beschriebenen strömungstechnischen Funktionen, auch eine tragende Funktion, d.h., es sind zumindest im Bereich der Leitschaufeln 9 oder radial außerhalb der Leitschaufeln 9 bzw. stromab des Leiteinrichtung-Austritts 36 keine zusätzlichen Flachmaterialstreben 3 und keine zusätzliche Spinnenaufhängung 7 oder dergleichen für die Funktionsfähigkeit des Ventilators nötig. Die Auflagerkräfte und -momente vom Motorlüfterrad 2 werden beim zusammengebauten Ventilator über die Leitschaufeln 10 zur Düsenplatte 6 übertragen. Um dies zu gewährleisten, müssen die Leitschaufeln von ihrer Festigkeit her entsprechend dimensioniert sein. 7 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Leiteinrichtung 9. Diese Leiteinrichtung 9 ist einteilig, vorzugsweise aus Kunststoff-Spritzguss hergestellt, und tragend ausgeführt. Die Leiteinrichtung-Motoranbindung 21 ist im Wesentlichen gleich zum segmentierten Ausführungsbeispiel nach 6a ausgeführt. Zusätzlich sind zur Verbindung mit der Düsenplatte noch Düsenplattenanbindung-Streben 26 an der Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 angebracht. Diese Düsenplattenanbindung-Streben 26 sind im Ausführungsbeispiel mit ähnlichem Querschnitt wie die Motoranbindung-Streben 23 ausgeführt. Die Verbindung der Düsenplattenanbindung-Streben 26 mit der Düsenplatte 6 kann beispielsweise durch Schrauben, Nieten, Laschen, eine Rastverbindung, Schnapphaken, einem Art Bajonettverschluss oder ähnlichen erfolgen. An der Düsenplatte 6 können Zentrierhilfen wie Vertiefungen, Führungen oder ähnliches vorgesehen sein.
Im Ausführungsbeispiel sind die Düsenplattenanbindung-Streben 26 einteilig mit dem strömungsführenden Teil der Leiteinrichtung 9 gefertigt d.h. sie sind in die Leiteinrichtung 9 integriert. Dies ist insbesondere für kleinere Baugrößen mit einem Laufraddurchmesser von weniger als 400 mm wirtschaftlich. Es ist aber auch denkbar, dass die Düsenplattenanbindung-Streben 26 als separate Kunststoff- oder Blechteile gefertigt werden und mit der Leiteinrichtung 9 in ähnlicher Weise verbunden werden können wie mit der Düsenplatte 6. Dies eignet sich ganz besonders bei großen Baugrößen mit einem Laufraddurchmesser von mehr als 400 mm.
Die 8a–8c zeigen Ausführungsformen erfindungsgemäßer Ventilatoren, wobei die Leiteinrichtung jeweils tragende Funktion hat. Die gezeigten Ausführungsformen machen nochmals deutlich, dass die Leiteinrichtung 9 eine tragende Funktion übernehmen kann, so dass die im Stand der Technik üblichen Befestigungsstreben, beispielsweise Flachmaterialstreben 3 oder Spinnenaufhängung 7, zumindest teilweise oder ganz ersetzbar sind. Negative Auswirkungen der bislang verwendeten Befestigungsstreben in Bezug auf Luftleistung, Wirkungsgrad und Akustik lassen sich durch die Vorteile der tragenden Leiteinrichtung 9 weitestgehend eliminieren. Im Konkreten werden die bisherigen Befestigungsstreben im Bereich des Laufradaustritts 4 durch die beschaufelte Leiteinrichtung 9 ersetzt.
Bei der Ausführungsform gemäß 8a sind die Düsenplattenanbindung-Streben 26 von rundem Querschnitt. Sie können einteilig in der Leiteinrichtung 9 integriert sein, insbesondere bei Kunststoff-Spritzguss, oder es können separate Teile aus Metall oder Kunststoff sein. Die Leiteinrichtung 9 ist einteilig, vorzugsweise in Kunststoff-Spritzguss gefertigt. Die Befestigung der Düsenplattenanbindung-Streben 26 an der Düsenplatte 6 und gegebenenfalls an der Leiteinrichtung 9 kann in der zuvor beschrieben Weise geschehen. Die äußeren Ränder 30, 32 der Leiteinrichtung-Deck- bzw. Bodenscheibe 12, 11 sind kreisrund ausgeführt, und Leiteinrichtung-Deck- und Bodenscheibe 12, 11 sind im Ausführungsbeispiel Rotationskörper. Dies führt zu sehr großen Verbesserungen bei Luftleistung, Wirkungsgrad und Akustik, im Vergleich zum freilaufenden Rad in Ventilatoren von ähnlichem Aufbau wie 1b oder 1c. Man erkennt aber auch, dass der benötigte Bauraum, bei gleichem Motorlüfterrad 2, in radialer Richtung größer ist als bei Ventilatoren nach 1b oder 1c. Insbesondere lässt sich der erfindungsgemäße Ventilator nach 8a unter Umständen nicht mehr in einen eher quaderförmigen Bauraum einbauen, wie er für Ventilatoren ähnlich 1b oder 1c vorgesehen war. Baut man außerdem mehrere Ventilatoren der Ausführungsform nach 8a neben- oder übereinander auf, so ist der Abstand zweier benachbarter Ventilatoren aufgrund des höheren Platzbedarfs in Radialrichtung nun größer zu wählen, was ebenfalls ein Nachteil ist.
Bei der Ausführungsform gemäß 8b sind die Düsenplattenanbindung-Streben 26 von eher kreuzförmigen Querschnitt, ähnlich denen im Ausführungsbeispiel nach 7. Die Leiteinrichtung 9 ist aus 4 Segmenten gefertigt, welche vorzugsweise einteilig Leiteinrichtung-Motoranbindung 21 und Düsenplattenanbindung-Strebe 26 integriert haben. Die äußeren Ränder 30, 32 der Leiteinrichtung-Deck- bzw. Bodenscheibe 12, 11 sind, in der Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Rotationsachse, eher rechteckig ausgeführt. In diesem Sinne hat die Leiteinrichtung 9 bzw. der Ventilator eher quaderförmige Gestalt. Die Leiteinrichtung-Deck- und Bodenscheibe 12, 11 haben im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen die Geometrie von beschnittenen Rotationskörpern. Es wird in 8b erkennbar, dass durch die eher quaderförmige Gestalt der Leiteinrichtung 9 der Platzbedarf des Ventilators merklich reduziert wird. Insbesondere in den kritischen Bereichen, die den radial äußeren Seitenflächen der quaderförmigen Gestalt zuzuordnen sind, ist der Platzbedarf reduziert. Dadurch kann die erfindungsgemäße Ausführungsform nach 8b in einen eher quaderförmigen Bauraum, wie er für Ventilatoren nach 1b oder 1c vorhanden ist, eingebaut werden. Baut man außerdem mehrere Ventilatoren der Ausführungsform nach 8b neben- oder übereinander auf, so kann ein vergleichsweise kleiner Abstand zweier benachbarter Ventilatoren gewählt werden. Typischerweise ist die Gesamtzahl der Leitschaufeln 10 bzw. 10a, 10b bei Ausführungsformen von Leiteinrichtungen 9 mit eher quaderförmiger Gestalt eher höher als bei Ausführungsformen von Leiteinrichtungen 9 mit eher runder Gestalt wie beispielsweise in 8a. Vorteilhafterweise ist dann die Gesamtleitschaufelzahl ≥ 16. Mit solchen Leiteinrichtungen 9 kann trotz der eher quaderförmigen, kompakten Bauweise noch eine große Verbesserung in Luftleistung, Wirkungsgrad und Akustik erreicht werden. Besonders kompakte Bauweise wird erreicht, wenn für die Seitenlängen des Rechtecks bezüglich der eher rechteckigen Form der äußeren Ränder 30 und 32 der Leiteinrichtung-Deck- bzw. Bodenscheibe 12, 11 in der Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Rotationsachse gilt, dass sie kleiner als das 1.4 bis 1.5-fache des Laufraddurchmessers, vorteilhafterweise kleiner als das 1.1 bis 1.25-fache des Laufraddurchmessers sind.
8c zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, ähnlich zu der in 8b. Die Leiteinrichtung 9 ist hier aus Segmenten 20 aufgebaut. Die Fügestellen 22 verlaufen, wie im Ausführungsbeispiel nach 6b, durch geteilte Motoranbindung-Streben 23a. Die Düsenplattenanbindung-Streben 26 sind als separate Blechteile ausgeführt, welche mit Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 und Düsenplatte 6 verschraubt werden. Die Verschraubung mit der Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 geschieht genau im Bereich deren Fügestellen 22. Dadurch kann der Fügeaufwand minimiert werden, weil mit einer Verbindung sowohl benachbarte Segmente 20 miteinander gefügt werden als auch Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 mit Düsenplattenanbindung-Streben 26. Die Festigkeit wird ebenfalls erhöht. In äquivalenter Weise kann bei anderen Ausführungsformen mit der Leiteinrichtung-Motoranbindung 21 verfahren werden.
Die 9a, 9b und 10 zeigen erfindungsgemäße Ausführungsformen von Diagonalventilatoren mit nicht tragenden Leiteinrichtungen 9 in Kombination mit einer Spinnenaufhängung 7. So ist es denkbar, im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung 9 diese mit einer bereits vorhandenen Spinnenaufhängung 7 entsprechend 1c zu kombinieren. Entsprechend wird die Leiteinrichtung 9 an der Spinnenaufhängung 7 montiert und übernimmt in diesem Fall keine tragende Funktion. Das gesamte Motorlüfterrad 2 wird von der Spinnenaufhängung 7 gehalten bzw. getragen. Die Montage der Leiteinrichtung 9 an der Spinnenaufhängung 7 kann über besondere Verbindungsmittel erfolgen, die der Leiteinrichtung 9 zugeordnet sind und bei vorteilhaften Ausführungsformen ganz oder teilweise einstückig in Kunststoffspritzguss mit der Leiteinrichtung 9 gefertigt sind. Dabei kann es sich beispielsweise um Klemm- und Schaubelemente 27, Schnapphaken oder ähnliches handeln. Der grundsätzliche Aufbau der Leiteinrichtung 9 aus vier Segmenten 20 kann auch bei dieser Ausführungsform beibehalten werden. Es ist insbesondere für die Montage vorteilhaft, wenn die Fügestellen 22 der Segmente etwa im Bereich der Streben der Spinnenaufhängung 7 liegen. Da typische Spinnenaufhängungen 7 im Wesentlichen 4 axiale Streben aufweisen, ist die Segmentzahl bei segmentierten Leiteinrichtungen 9 vorteilhaft 4. Falls erforderlich, können für die Montage an der Spinnenaufhängung 7 Befestigungsmittel 28 vorgesehen sein. Weitere Befestigungsmöglichkeiten sind denkbar.
Ein weiterer Aspekt ergibt sich durch die vorteilhafte Vorgehensweise, bereits bestehende Spinnenaufhängungen 7, wie beispielsweise im Stand der Technik nach 1c gezeigt, ohne deutliche Konstruktionsänderung für einen erfindungsgemäßen Ventilator mit nicht tragender Leiteinrichtung 9 zu verwenden. Dafür gibt es zum einen den Grund, dass man die bestehende Spinnenaufhängung 7 aufgrund des zur Verfügung stehenden Bauraums weder in axialer noch in radialer Richtung größer machen kann. Zum anderen können Investitionskosten reduziert werden, wenn bestehende Konstruktionen weiterverwendet werden. Insbesondere wird es ermöglicht, eine erfindungsgemäße Leiteinrichtung 9 an einem bestehenden Ventilator nach dem Stand der Technik gemäß 1c nachzurüsten.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 9a wird deutlich, dass es in dieser Hinsicht neben der radialen Einschränkung für die Gestaltung einer Leiteinrichtung 9 durch die axialen Streben 7a der Spinnenaufhängung 7 eine axiale Einschränkung für die Gestaltung einer Leiteinrichtung 9 bzw. der Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 durch die Querstreben 7b gibt. Die Laufrad-Bodenscheibe 16 befindet sich, in Achsrichtung gesehen, ohnehin oft schon nahe am Motortragblech 8 und somit axial nah an den Querstreben 7b. Deswegen kann eine erfindungsgemäße Leiteinrichtung 9 bzw. deren Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 in einem Ausführungsbeispiel ähnlich dem von 9a zumindest im Bereich der Querstreben 7b keine oder keine große axiale Erstreckung haben. Dies kann unter Umständen dazu führen, dass vorteilhaft ein Winkel α < 0° gewählt wird, wie in der Beschreibung zu 4 ausgeführt. Die weiter vorteilhafte Ausführungsform gemäß 10, die im Übrigen ähnlich derjenigen von 9a, 9b ist, ist in letzterem Kontext zu sehen. Um die Leiteinrichtung-Austrittsfläche 36 der Leiteinrichtung 9 trotz der beschriebenen axialen Einschränkungen groß zu haben, was vorteilhaft für Luftleistung, Wirkungsgrad und Akustik ist, variiert die axiale Erstreckung der Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 über ihren Umfang gesehen. In den Bereichen, in denen es die Einschränkung gibt (nämlich im Bereich der Querstreben 7b) ist ihre axiale Erstreckung gering. In den anderen Bereichen dagegen ist ihre axiale Erstreckung größer. Im Ergebnis ist die erfindungsgemäße Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 im Ausführungsbeispiel kein beschnittener Rotationsköper mehr, also Schnitte der Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 mit zur Rotationsachse des Laufrads koaxialen Zylindermänteln sind in weiten Bereichen der Erstreckung der Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 keine Kreise oder Kreissegmente, sondern wellige Kurven, die variable Abstände zu einer gedachten, fixen Ebene senkrecht zur Rotationsachse haben. Aus strömungstechnischen Gründen kann es weiter vorteilhaft sein, die für die Leiteinrichtung-Bodenscheibe beschriebene Welligkeit, im Schnitt mit zur Rotationsachse des Laufrads koaxialen Zylindermänteln, für die Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 zu übernehmen, um das strömungstechnische Zusammenspiel von Leiteinrichtung-Deck- und Bodenscheibe 12, 11 zu optimieren.
Die 12a und 12b zeigen eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Radialventilators mit tragender Leiteinrichtung, die besonders einfach und kostengünstig zu fertigen und montieren ist. Die benötigten Spritzgusswerkzeuge sind vergleichsweise einfach. Die 12b zeigt denselben Gegenstand wie 12a in einer Explosionsdarstellung. Die Leiteinrichtung 9 im Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen 2-teilig aufgebaut. In dieser 2-teiligen Leiteinrichtung sind bereits Leiteinrichtung-Motoranbindung 21 und Düsenplattenanbindung-Strebe 26 integriert. Beide Teile sind Kunststoffspritzgussteile. Das Teil Leiteinrichtung-Bodenscheibe-Motorträger 41 besteht aus den Elementen Leiteinrichtung-Bodenscheibe 11 und Leiteinrichtung-Motoranbindung 21. Das Teil Leiteinrichtung-Deckscheibe-Schaufeln 42 besteht aus den Elementen Leiteinrichtung-Deckscheibe 12, den Leitschaufeln 10 und den Düsenplattenanbindung-Streben 26. Eine Besonderheit ist, dass die Düsenplattenanbindung-Streben 26 in ihrer Form gleich oder ähnlich, zumindest in ihrer radialen und umfänglichen Lage gleich oder ähnlich, den Leitschaufeln 10 sind. Die Montage der Leiteinrichtung 9 zusammen mit der Düsenplatte 6 kann einfach und schnell mit 4 Schrauben durchgeführt werden, die durch ein Durchgangsloch komplett von Düsenplatte 6 bis Leiteinrichtung-Motoranbindung 21 durchgesteckt werden. Diese Bauweise ist besonders für Laufraddurchmesser kleiner oder gleich 250 mm wirtschaftlich. Die etwa spiegelsymmetrische Anordnung der Schaufeln 10 und der Düsenplattenanbindung-Streben 26 bezüglich der Leiteinrichtung-Deckscheibe 12 ist vorteilhaft für das Fertigungsverfahren in Kunststoffspritzguss, da der zu erwartende Verzug gering ist. Die Leiteinrichtung 9 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in starkem Maße quaderförmig. Die Erstreckung von Leiteinrichtung-Deck- und Bodenscheibe 12, 11 in Durchströmrichtung variiert über den Umfang sehr stark. Es sind nur Leitschaufeln 10 in Bereichen angeordnet, die eher den Ecken der in der Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Rotationsachse eher rechteckigen äußeren Ränder 30, 32 von Leiteinrichtung-Deck- bzw. Bodenscheibe 12, 11 zugeordnet sind. Die Spritzgusswerkzeuge für die Teile 6, 41 und 42 können vergleichsweise einfach gestaltet werden, da keinerlei Hinterschnitte in Achsrichtung. d.h. in Entformungsrichtung der Werkzeuge, vorhanden sind. Die Erstreckung der Leitschaufeln 10 und der Düsenplattenanbindung-Streben 26 ist demzufolge vorteilhafterweise genau in Achsrichtung. An der Düsenplatte 6 sowie der Leiteinrichtung-Motoranbindung 21 sind Zentrier- und Fixierhilfen 43 vorgesehen.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Diagonal- oder Radialventilators sowie der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
Bezugszeichenliste

1: Schaufel
2: Motorlüfterrad
3: Flachmaterialstrebe
4: Laufradaustritt
5: Motortragplatte
6: Düsenplatte
7: Spinnenaufhängung
7a: Axiale Strebe der Spinnenaufhängung
7b: Querstrebe der Spinnenaufhängung
8: Motortragblech
9: Leiteinrichtung
10: Leitschaufel
10a: Kurze Leitschaufel
10b: Lange Leitschaufel
11: Leiteinrichtung-Bodenscheibe
12: Leiteinrichtung-Deckscheibe
13: Motor
14: Einlaufdüse
15: Laufrad
16: Laufrad-Bodenscheibe
17: Laufrad-Deckscheibe
18: Spalt
19: Labyrinth-Dichtung
20: Segment
21: Leiteinrichtung-Motoranbindung
22: Fügestelle
23: Motoranbindung-Strebe
23a: Geteilte Motoranbindung-Strebe
24: Blech-Leiteinrichtung-Motoranbindung
25: Düsenplatte
26: Düsenplattenanbindung-Strebe
27: Klemm- und Schraubelement
28: Befestigungsmittel
29: innerer Rand Leiteinrichtung-Deckscheibe
30: äußerer Rand Leiteinrichtung-Deckscheibe
31: innerer Rand Leiteinrichtung-Bodenscheibe
32: äußerer Rand Leiteinrichtung-Bodenscheibe
33: äußerer Rand Laufrad-Deckscheibe
34: äußerer Rand Laufrad-Bodenscheibe
35: Leiteinrichtung-Eintritt
36: Leiteinrichtung-Austritt
37: Schaufelhinterkante
38: Leitschaufelvorderkante
39: Plattenteil
40: Motoranbindung-Flansch
41: Leiteinrichtung-Bodenscheibe-Motorträger
42: Leiteinrichtung-Deckscheibe-Schaufeln
43: Fixierhilfe
44: Leitschaufelhinterkante

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2792885 A1 [0002]

Claims

Diagonal- oder Radialventilator mit einem rotierenden Motorlüfterrad und einer dem Motorlüfterrad strömungstechnisch nachgeordneten, stehenden Leiteinrichtung, wobei das Motorlüfterrad einen Motor und ein von dem Motor drehangetriebenes Laufrad mit Schaufeln umfasst, die zwischen einer Laufrad-Deckscheibe und einer Laufrad-Bodenscheibe angeordnet sind, wobei die Leiteinrichtung wenigstens eine Leiteinrichtung-Deckscheibe und eine Leiteinrichtung-Bodenscheibe umfasst, und wobei die Leiteinrichtung-Deckscheibe und die Leiteinrichtung-Bodenscheibe in stetiger Verlängerung zu der Laufrad-Deckscheibe und der Laufrad-Bodenscheibe stehen.
Diagonal- oder Radialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Übergang der Deckscheiben und der Bodenscheiben ein möglichst kleiner Spalt besteht, vorzugsweise kleiner als 2% des Laufradaußendurchmessers.
Diagonal- oder Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung-Deck- und Bodenscheibe überall jeweils in näherungsweise tangentenstetiger Verlängerung zu Laufrad-Deckscheibe bzw. Laufrad-Bodenscheibe stehen, vorteilhafterweise ist überall –5° < α < 5°.
Diagonal- oder Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Leiteinrichtung-Austritt zugeordneten Ränder von Leiteinrichtung-Deck- und/oder Bodenscheibe in einer Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Rotationsachse eher rechteckige Gestalt haben.
Diagonal- oder Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung-Bodenscheibe und/oder die Leiteinrichtung-Deckscheibe einen Schnitt mit mindestens einem zur Rotationsachse des Laufrads koaxialen Zylindermantel besitzt, der eine Geometrie mit einer variablen Position in Achsrichtung aufweist.
Diagonal- oder Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Leiteinrichtung Leitschaufeln umfasst, die zwischen einer Leiteinrichtung-Deckscheibe und einer Leiteinrichtung-Bodenscheibe angeordnet und fest mit diesen verbunden sind.
Diagonal- oder Radialventilator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln im Querschnitt ein Profil ähnlich dem eines Tragflügels aufweisen.
Diagonal- oder Radialventilator nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufelvorderkanten, geschnitten mit einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Laufrads, zumindest näherungsweise auf einem Kreis liegen, und vorteilhafterweise der minimale Abstand dS, den jeder Punkt einer Leitschaufelvorderkante zu der Schaufelhinterkante des Laufrads im Verlauf einer Laufradumdrehung hat, im Bereich 0.5%–5% vom Laufraddurchmesser liegt.
Diagonal- oder Radialventilator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Leitschaufeln unterschiedlicher Geometrien vorhanden sind und/oder die Leitschaufeln ungleichmäßig über den Umfang der Leiteinrichtung verteilt sind.
Diagonal- oder Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung aus vorzugsweise vier Segmenten aufgebaut ist, die vorzugsweise ähnlich oder identisch sind.
Diagonal- oder Radialventilator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rändern der Segmente Fügestellen ausgebildet sind, an denen benachbarte Segmente zusammengefügt werden.
Diagonal- oder Radialventilator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Fügestellen Funktionselemente angebracht sind, insbesondere im Bereich der Leiteinrichtung-Bodenscheibe zur Anbindung der Leiteinrichtung an den Motor oder im Bereich der Leiteinrichtung-Deckscheibe zur Anbindung der Leiteinrichtung an die Düsenplatte.
Diagonal- oder Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung bzw. die Segmente einstückig (monolithisch) die Elemente Leiteinrichtung-Deckscheibe, Leiteinrichtung-Bodenscheibe und Leitschaufeln bzw. die dem Segment zugeordneten Teile dieser Elemente aufweisen.
Diagonal- oder Radialventilator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiteinrichtung-Motoranbindung ganz bzw. segmentweise einstückig (monolithisch) in der Leiteinrichtung bzw. den Segmenten integriert ist.
Diagonal- oder Radialventilator nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass Düsenanbindungsplatten-Streben ganz bzw. segmentweise einstückig (monolithisch) in der Leiteinrichtung bzw. den Segmenten integriert ist.
Diagonal- oder Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung an einer Spinnenaufhängung oder an Flachmaterialstreben des Ventilators befestigt ist.
Diagonal- oder Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung im Wesentlichen aus zwei einteiligen Gussteilen besteht, vorzugsweise in Kunststoff-Spritzguss, von denen das eine zumindest die Leiteinrichtung-Deckscheibe, die Leitschaufeln und die Düsenplattenanbindung-Streben aufweist und das andere zumindest die Leiteinrichtung-Bodenscheibe und die Leiteinrichtung-Motoranbindung.
Leiteinrichtung für einen Diagonal- oder Radialventilator mit Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
System mit einem Diagonal- oder Radialventilator oder mit mehreren vorzugsweise im geringen Abstand zueinander und parallel angeordneten Diagonal- und/oder Radialventilatoren, nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei ein Diagonal- oder Radialventilator einen vorzugsweise quaderförmigen Bauraum einnimmt.