DE102017103933A1 - Flow-optimized fan housing - Google Patents
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Abstract
Gehäuse (1) für einen Radiallüfter wobei das Gehäuse (1) einen Lüfterraum aufweist, der von einer spiralförmigen Lüfterraumwand (8) umschlossen ist und der zur Aufnahme eines Radiallüfterrades (2) ausgebildet ist, und wobei der Lüfterraum jeweils mit einem axialen Zustromkanal (4) und einem tangentialen Abstromkanal (5) verbunden ist, wobei am Übergang zwischen dem Lüfterraum und dem Abstromkanal (5) ein entgegen der Strömungsrichtung in den Abstromkanal (5) hineinragender Fortsatz (6) ausgebildet ist. Housing (1) for a radial fan wherein the housing (1) has a fan space, which is enclosed by a spiral fan chamber wall (8) and which is designed to receive a radial fan (2), and wherein the fan chamber in each case with an axial inflow channel (4 ) and a tangential outflow channel (5) is connected, wherein at the transition between the fan space and the outflow channel (5) opposite to the flow direction in the outflow channel (5) protruding extension (6) is formed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Radiallüfter wobei das Gehäuse einen Lüfterraum aufweist, der von einer spiralförmigen Lüfterraumwand umschlossen ist und der zur Aufnahme eines Radiallüfterrades ausgebildet ist, und wobei der Lüfterraum jeweils mit einem axialen Zustromkanal und einem tangentialen Abstromkanal verbunden ist.The invention relates to a housing for a radial fan wherein the housing has a fan space which is enclosed by a spiral fan chamber wall and which is designed to receive a radial fan, and wherein the fan chamber is connected in each case with an axial inflow channel and a tangential outflow channel.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Radiallüfter werden z.B. im Automotivebereich eingesetzt. Sie dienen zum Beispiel zum Belüften/Kühlen von LED-Scheinwerfern oder elektronischen Bauteilen. Die Radiallüfter sind dabei steigenden Anforderungen an ihre Leistungsfähigkeit und an die Geräuschentwicklung ausgesetzt. Meistens ist auch ein bestimmter von dem Radiallüfter zu liefernder Arbeitsluftdruck gefordert. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel jeder Auslegung, Radiallüfter zu schaffen, die einen geforderten Arbeitsdruck möglichst verlust- und geräuscharm zur Verfügung stellen können. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Radiallüftern sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt.Radial fans are used e.g. used in the automotive sector. They are used, for example, for ventilating / cooling LED headlamps or electronic components. The radial fans are exposed to increasing demands on their performance and the noise. In most cases, a certain working air pressure to be supplied by the radial fan is required. Against this background, the goal of any design is to create radial fans that can provide the required working pressure with as little loss and noise as possible. To improve the efficiency of radial fans, various approaches are known from the prior art.
Aus
Aus
Die Ansätze aus dem Stand der Technik haben den Nachteil, dass eine bei hohen Drehzahlen und Drücken durch Verwirbelungen im Bereich des Abstroms entstehende Rezirkulation von Luft durch den Zustromkanal nicht verhindert wird oder dass durch unzweckmäßige Ausbildung der Verstellzungen selbst neue Verwirbelungen erzeugt werden.The approaches of the prior art have the disadvantage that at high speeds and pressures caused by turbulence in the region of the effluent recirculation of air through the inflow channel is not prevented or even new turbulence generated by inappropriate formation of Verstellzungen.
Die Erfindung macht es sich daher zur Aufgabe ein Gehäuse für Radiallüfter bereitzustellen, welches diese Nachteile zumindest abmildert.The invention therefore has for its object to provide a housing for radial fans, which at least mitigates these disadvantages.
Kurzbeschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by the invention specified in the independent claims. Advantageous developments can be found in the dependent claims.
Erfindungsgemäß geschaffen ist ein Gehäuse der eingangs definierten Art wobei am Übergang zwischen dem Lüfterraum und dem Abstromkanal ein in den Abstromkanal hineinragender Fortsatz ausgebildet ist. Der Fortsatz ist beispielsweise in Form einer Nase ausgebildet. Dabei ist der Fortsatz auf einer Seite des Abstromkanals ausgebildet, die am Anfang der Spirale an die Lüfterraumwand anschließt. Der Fortsatz weitet sich in seinem Verlauf entlang einer Richtung, die zur Rotationsachse des Radiallüfterrades parallel ist und in Richtung der Gehäuseoberseite zeigt.According to the invention a housing of the type defined above is formed at the transition between the fan chamber and the downstream channel projecting into the downstream channel projection. The extension is formed for example in the form of a nose. In this case, the extension is formed on one side of the downflow channel, which connects to the fan room wall at the beginning of the spiral. The extension widens in its course along a direction which is parallel to the axis of rotation of the radial fan and points in the direction of the upper side of the housing.
Der Fortsatz bildet eine Barriere und verhindert die Rezirkulation von ausgeblasener Luft. Da der Fortsatz im Bereich des größten Drucksprunges angeordnet ist, trägt er dazu bei, den Druckverlust durch Rezirkulation zu vermindern. Bei gleicher Drehzahl ist dann ein höheres Druckverhältnis erreichbar, bzw. ist ein vorgegebenes Druckverhältnis mit weniger Drehzahl erreichbar. Ein mit verminderter Drehzahl betriebener Radiallüfter arbeitet energieeffizienter und weist eine erhöhte Lebensdauer auf. Dabei auftretende Turbulenzen sind als Geräusch wahrnehmbar und daher unerwünscht. Gemäß einem weiteren Vorteil, trägt der Fortsatz dazu bei, die Geräuschbildung zu verringern.The extension forms a barrier and prevents the recirculation of blown air. Since the extension is located in the region of the largest pressure jump, it helps to reduce the pressure loss due to recirculation. At the same speed then a higher pressure ratio is reached, or is a predetermined pressure ratio with less speed achievable. A radial fan operated at reduced speed works more energy efficient and has a longer service life. Occurring turbulence can be perceived as noise and therefore undesirable. According to a further advantage, the extension contributes to reducing the formation of noise.
In einer Ausgestaltung der Erfindung schließt sich der Fortsatz tangential an die spiralförmige Lüfterraumwand an. Die spiralförmige Lüfterraumwand und der Fortsatz bilden einen sanften Übergang. Dadurch kann die Luft ungestört und laminar an der Wandung und dem Fortsatz entlangströmen. Durch eine laminare Strömung wird die Geräuschbildung vermindert.In one embodiment of the invention, the extension connects tangentially to the spiral fan chamber wall. The spiral fan wall and the extension form a smooth transition. As a result, the air can flow undisturbed and laminar on the wall and the extension. A laminar flow reduces noise.
In einer Ausgestaltung der Erfindung bildet der Fortsatz einen Fortsatz der spiralförmigen Lüfterraumwand oder weist zu der Zustromachse einen konstanten Abstand auf. Wenn der Fortsatz einen Fortsatz der spiralförmigen Lüfterraumwand bildet, verengt sich der Abstand des Fortsatzes zu einem Radiallüfterrad je weiter der Fortsatz in den Abluftstrom hineinragt. Dies hat sich zur Verminderung von Turbulenzen im Übergangsbereich zwischen dem Gehäuse und dem Abstromkanal als besonders günstig erwiesen. Weist der Fortsatz zu der Zustromachse einen konstanten Abstand auf, hat sich dies als besonders günstige Gestaltungsform zum Verhindern von Rezirkulation herausgestellt.In one embodiment of the invention, the extension forms an extension of the spiral fan chamber wall or has a constant distance to the inflow axis. If the extension forms an extension of the spiral fan chamber wall, the distance of the extension narrows to a radial fan wheel the further the extension projects into the exhaust air flow. This has proven to be particularly favorable for reducing turbulence in the transition region between the housing and the outflow channel. If the extension has a constant distance to the inflow axis, this has proven to be a particularly favorable form of design for preventing recirculation.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Fortsatz (entlang der Zustromachse) in Zustromrichtung eine Freiform oder Kurvenform auf oder ist gerade ausgebildet. Der Fortsatz kann an die konkreten Strömungsverhältnisse entlang der Achse angepasst werden und hemmt nicht nur die Rezirkulation.In one embodiment of the invention, the extension (along the inflow axis) in the inflow direction on a freeform or curved shape or is straight. The extension can be adapted to the specific flow conditions along the axis and not only inhibits the recirculation.
In einer Ausgestaltung der Erfindung verjüngt sich der Fortsatz in Zustromrichtung und kann beispielsweise kreisabschnittsförmig oder parabelförmig ausgebildet sein. Die Rezirkulation wird im Gehäuse in unmittelbarer Nähe zum Zustromkanal, im Bereich der größten Geschwindigkeiten und der größten Druckdifferenzen gehemmt. Der Fortsatz erzielt an dieser Stelle die größte positive Wirkung.In one embodiment of the invention, the extension tapers in the inflow direction and can, for example, circular-segment-shaped or parabolic be educated. The recirculation is inhibited in the housing in close proximity to the inflow channel, in the range of the highest speeds and the largest pressure differences. The extension achieves the greatest positive effect at this point.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Fortsatz nur in Richtung der Zustromöffnung ausgebildet, insbesondere weitet sich die Scheitellinie des Fortsatzes in Zustromrichtung kontinuierlich, beispielsweise viertelkreisförmig. In dem in Zustromrichtung unteren Bereich des Gehäuses ist der Fortsatz nicht ausgebildet, daher kann die Luft dort frei abströmen. Es wird an dieser Stelle kein schädlicher Widerstand durch den Fortsatz erzeugt. Dies vermindert die Geräuschbildung weiter.In one embodiment of the invention, the extension is formed only in the direction of the inflow opening, in particular, the apex line of the extension widens in the inflow direction continuously, for example, quarter-circle. In the lower part of the housing in the inflow direction, the extension is not formed, therefore, the air can flow freely there. There is no harmful resistance produced by the extension at this point. This further reduces the noise.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Fortsatz am inneren Ende der spiralförmigen Lüfterraumwand angeordnet. Dies ist der Bereich des größten Drucksprunges und damit der Bereich in dem die meiste Rezirkulation auftritt. Der Fortsatz erzielt hier seine größte positive Wirkung.In one embodiment of the invention, the extension is arranged at the inner end of the spiral fan chamber wall. This is the area of the largest pressure jump and thus the area where most of the recirculation occurs. The extension achieves its greatest positive effect here.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine maximale umfangsmäßige Erstreckung des Fortsatzes in den Abstromkanal gleich oder kleiner einer zu den Wandungen des Abstromkanals parallelen und zu einer äußeren Einhüllenden eines Radiallüfters tangentialen, gedachten Linie. Der Fortsatz erstreckt sich nur soweit in den Abstromkanal, dass eine „effektive Breite des Abstromkanals“ nicht beeinträchtigt wird. Der Fortsatz „trennt“ nur denjenigen Teil des Abluftstroms ab, welcher eine Geschwindigkeitskomponente in Richtung einer innenliegenden Wandung des Abstromkanals aufweist und im Bereich des Übergangs zwischen der Spiralwandung des Gehäuses und der innenliegenden Wandung des Abstromkanals Wirbel und daher schädlichen Widerstand bildet.In one embodiment of the invention, a maximum circumferential extent of the extension in the outflow channel is equal to or smaller than an imaginary line parallel to the walls of the downflow channel and tangent to an outer envelope of a radial fan. The extension extends only so far in the downstream channel, that an "effective width of the Abstromkanals" is not affected. The extension "separates" only that part of the exhaust air stream, which has a velocity component in the direction of an inner wall of the Abstromkanals and in the region of the transition between the spiral wall of the housing and the inner wall of the Abstromkanals vortex and therefore forms harmful resistance.
Die Größe des Fortsatzes sollte derart gewählt werden, so dass eine effiziente Unterdrückung des Rückstroms erreicht wird, ohne dabei eine Engstelle für die auszublasende Luft darzustellen. Die Luftströmung im Abstromkanal ist auf der Seite des Kanals am stärksten, welche als Fortsetzung der spiralförmigen Lüfterraumwand ausgebildet ist. Daher ist der Fortsatz auf der entgegengesetzten Seite des Abstromkanals, wo dieser an den Anfang der Spirale anschließt, ausgebildet.The size of the extension should be chosen so that an efficient suppression of the return flow is achieved, without representing a bottleneck for the air to be bled. The air flow in the downstream channel is strongest on the side of the channel which is formed as a continuation of the spiral fan space wall. Therefore, the extension is formed on the opposite side of the downflow channel, where it connects to the beginning of the spiral.
In einer Projektion des Fortsatzes auf eine senkrecht zur Richtung des Verlaufs des Abstromkanals liegenden Schnittebene des Abstromkanals kann es daher vorteilhaft sein, wenn die maximale waagerechte Ausdehnung x des Fortsatzes in dieser Betrachtung zwischen 1/5 und 4/5 der Breite B des Abstromkanals, insbesondere zwischen 1/4 und 2/3 der Breite B des Abstromkanals, entspricht. Entlang der senkrecht dazu verlaufenden Richtung, parallel zur Rotationsachse, ist es vorteilhaft, wenn sich die vertikale Ausdehnung Z des Fortsatzes wenigstens über 1/3 der Höhe H des Abstromkanals erstreckt. Der Fortsatz kann sich aber auch über die volle Höhe des Abstromkanals hinweg kontinuierlich vergrößern.In a projection of the extension on a plane perpendicular to the direction of the course of the Abstromkanals cutting plane of the Abstromkanals, it may therefore be advantageous if the maximum horizontal extent x of the extension in this regard between 1/5 and 4/5 the width B of the downstream channel, in particular between 1/4 and 2/3 of the width B of the outflow channel corresponds. Along the direction perpendicular thereto, parallel to the axis of rotation, it is advantageous if the vertical extension Z of the extension extends at least over 1/3 of the height H of the outflow channel. However, the extension can also increase continuously over the full height of the outflow channel.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Fortsatz eine in dem Abstromkanal liegende, in Richtung des Abstroms erste Flanke, und eine zweite Flanke auf, wobei die erste Flanke eine kontinuierlich verlaufende Krümmung aufweist und die zweite Flanke an eine Wandung des Abstromkanals geschmiegt ist. Die Krümmung der ersten Flanke kann beispielsweise über ihren Verlauf hinweg konstant sein. Die Schmiegung der zweiten Flanke an die Wandung des Abstromkanals vermeidet Totwasser hinter dem Fortsatz, reduziert schädlichen Widerstand und vermindert damit die Geräuschbildung.In one embodiment of the invention, the extension has a first flank lying in the outflow channel, in the direction of the outflow, and a second flank, wherein the first flank has a continuously running curvature and the second flank is nestled against a wall of the outflow channel. The curvature of the first flank can be constant over its course, for example. The osculation of the second flank against the wall of the outflow channel avoids dead water behind the extension, reduces harmful resistance and thus reduces the formation of noise.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Fortsatz an einem Übergang zwischen der ersten Flanke und der zweiten Flanke entlang seiner Scheitellinie gerundet. Die Rundung ermöglicht die widerstandsarme Umströmung des Fortsatzes. Weitere Wirbel und Geräusche werden vermieden.In one embodiment of the invention, the extension is rounded at a transition between the first flank and the second flank along its apex line. The rounding allows the low-resistance flow around the extension. Further swirls and noises are avoided.
Ein Rückströmen von Luft in Richtung der Einlassöffnung kann mittels des Fortsatzes besonders effizient minimiert werden, wenn die Luft nur eine geringe Distanz vom Abstromkanal zur Einlassöffnung überwinden muss. Dies ist insbesondere bei kleinen Radiallüftern der Fall, die beispielsweise eine Einlassöffnung mit einem Durchmesser kleiner als 10 cm aufweisen. Ebenso ist der Effekt des Fortsatzes besonders groß, wenn die Luft bei fehlendes Fortsatzes in radialer Richtung nur eine relativ kleine Strecke überwinden müsste. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Abstand der Lüfterraumwand zur Einlassöffnung im Bereich des Abstromkanals kleiner als 2 cm ist. Beispielsweise kann ein erfindungsgemäßer Lüfter eine Einlassöffnung mit einem Durchmesser von etwa 3,5 cm und einen minimalen Abstand zwischen der Einlassöffnung und der Lüfterraumwand von circa 3 mm haben.A backflow of air in the direction of the inlet opening can be minimized by means of the extension particularly efficient when the air only has to overcome a small distance from the outflow channel to the inlet opening. This is the case, in particular, for small radial fans, which for example have an inlet opening with a diameter smaller than 10 cm. Likewise, the effect of the extension is particularly large if the air would have to overcome only a relatively small distance in the radial direction in the absence of extension. This is the case, for example, if the distance of the fan chamber wall to the inlet opening in the region of the outflow channel is less than 2 cm. For example, a fan according to the invention may have an inlet opening with a diameter of about 3.5 cm and a minimum distance between the inlet opening and the fan chamber wall of about 3 mm.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Radiallüfter mit einem Gehäuse der vorstehenden Art geschaffen.According to a further aspect of the invention, a radial fan is provided with a housing of the above type.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend sind anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Die 1 eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Gehäuses und eines darin anordenbaren beispielhaften Radiallüfterrads in Explosionsdarstellung;- die
2 eine Schnittdarstellung in Draufsicht auf ein beispielhaftes Gehäuse mit einem Radiallüfterrad; - die
3 eine Seitenansicht der in2 gezeigten Anordnung; - die
4 eine Draufsicht zur Darstellung eines Schnittes eines beispielhaften erfindungsgemäßen Gehäuses; - die
5 eine Ansicht des Gehäuses gemäß4 entlang des Schnittes B-B.
- The
1 an exemplary embodiment of the housing according to the invention and an exemplary radial fan wheel can be arranged therein in an exploded view; - the
2 a sectional view in plan view of an exemplary housing with a radial fan; - the
3 a side view of in2 shown arrangement; - the
4 a plan view showing a section of an exemplary housing according to the invention; - the
5 a view of the housing according to4 along the section BB.
Figurenbeschreibungfigure description
Die
Die
Der Fortsatz
Der Fortsatz
Der Fortsatz ist am Übergang zwischen dem Abstromkanal und an einem Anfang AS der Spirale der Lüfterraumwand
Die
Die
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gehäusecasing
- 22
- Radiallüfterradradial fan
- 33
- RadiallüfterradachseRadiallüfterradachse
- 44
- Zustromkanalinflux channel
- 55
- Abstromkanaloutflow channel
- 66
- Fortsatzextension
- 77
- Wandung (des Abstromkanals)Wall (of the discharge channel)
- 88th
- spiralförmige Lüfterraumwandspiral fan room wall
- 99
- Drehrichtung des RadiallüfterradsDirection of rotation of the radial fan
- 1010
- Übergangcrossing
- 1111
- Spitze des FortsatzesTip of the appendage
- 1212
- erste Flanke des Fortsatzesfirst flank of the extension
- 1313
- zweite Flanke des Fortsatzessecond flank of the extension
- 1414
- Scheitelliniecrest line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10211548 A1 [0003]DE 10211548 A1 [0003]
- DE 102009033773 A1 [0004]DE 102009033773 A1 [0004]
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017103933.3A DE102017103933A1 (en) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | Flow-optimized fan housing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017103933.3A DE102017103933A1 (en) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | Flow-optimized fan housing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017103933A1 true DE102017103933A1 (en) | 2018-08-30 |
Family
ID=63112226
Family Applications (1)
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DE102017103933.3A Pending DE102017103933A1 (en) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | Flow-optimized fan housing |
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-
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- 2017-02-24 DE DE102017103933.3A patent/DE102017103933A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MAUCHER JENKINS PATENTANWAELTE & RECHTSANWAELT, DE |
|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed |