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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Radialgebläse mit einem Gebläsegehäuse mit einem darin angeordneten Gebläserad, insbesondere zum Einsatz in einer Klimaanlage, mit einer in axialer Richtung des Gebläserades angeordneten Einlassöffnung und einer in radialer Richtung des Gebläserades angeordneten Auslassöffnung und mit einer sich in radialer Richtung erweiternden Gebläsegehäusewandung.
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Stand der Technik
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In Klimaanlagen werden Gebläse und insbesondere Radialgebläse eingesetzt, um einen Luftstrom zu erzeugen, welcher durch Luftkanäle der Klimaanlage geleitet wird. In diesen Luftkanälen werden unter anderem Filter, Wärmeübertrager und/oder Auslassdüsen durchströmt. Als Gebläse werden regelmäßig Radialgebläse verwendet, welche die Luft in einer axialen Richtung durch eine Einlassöffnung ansaugen und sie schließlich in einer radialen Richtung durch eine Auslassöffnung ausblasen.
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Insbesondere im Bereich des Gebläses können unerwünschte akustische Störgeräusche entstehen, welche den Insassenkomfort negativ beeinträchtigen können. Da die Innengeräusche in Kraftfahrzeugen kontinuierlich sinken, treten beispielsweise die Geräusche der Klimaanlage und damit auch die Geräusche des Gebläses immer stärker in den Vordergrund. Dies hat zur Folge, dass verstärkt Maßnahmen aufzufinden sind, um die von dem Gebläse ausgehenden Geräusche abzusenken.
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Die
DE 10 2014 206 114 A1 offenbart ein Radialgebläse mit einem Gebläsegehäuse, welches eine Spiralkammer definiert, wobei die spiralförmige Gehäusewand eine Kammer abdeckt, wobei in der spiralförmigen Gehäusewand ein Lochmuster eingebracht ist, so dass die derart abgedeckte Kammer die Wirkung eines Helmholzresonators aufweist. Der in der
DE 10 2014 206 114 A1 offenbarte Helmholzresonator ist typischerweise nur für einen niedrigen Frequenzbereich etwa unterhalb 400 Hz geeignet. Darüber hinaus können bei einem ungünstigen Überströmen des Lochmusters durch die von dem Gebläse erzeugte Luft auch störende tonale Geräusche erzeugt werden.
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Durch die
DE 26 28 511 ist es auch bekannt, dass die Helmholzresonatoren mit einem schallabsorbierenden Material gefüllt sind.
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Nachteilig an den Lösungen im Stand der Technik ist, dass entweder die Geräuschdämpfung bei zu niedrigen Frequenzen liegt, tendenziell schmalbandig wirkt und andererseits erhöhte Kosten entstehen bei der Montage der Füllungen der einzelnen Helmholzresonatoren. Weiterhin ist der Einsatz in Bereichen, die einem Feuchtebefall ausgesetzt sein können, schwierig.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Radialgebläse zu schaffen, das hinsichtlich der Geräuschdämpfung verbessert ist und dennoch hinsichtlich der Kosten attraktiv ist.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Radialgebläse mit einem Gebläsegehäuse mit einem darin angeordneten Gebläserad, insbesondere zum Einsatz in einer Klimaanlage, mit zwei sich gegenüberliegenden Gebläsegehäusewandflächen und mit einer sich in radialer Richtung erweiternden Gebläsegehäusewandung, mit in einer der Gebläsegehäusewandflächen angeordneten, sich in axialer Richtung des Gebläserades öffnenden Einlassöffnung und mit einer in der Gebläsegehäusewandung angeordneten, sich in radialer Richtung öffnenden Auslassöffnung, wobei an zumindest einer der Gebläsegehäusewandflächen und/oder der Gebläsegehäusewandung eine das Gebläsegehäuse erweiternde Kammer mit einer Kammerwand vorgesehen ist, wobei die Kammer beabstandet von der Kammerwand von einem porösen Element abgedeckt ist. Dabei wird die Kammer hin zur Strömungsseite, also zum Gebläserad hin, abgedeckt. Das poröse Element wirkt als poröser Akustikabsorber. Hierbei wird Schallenergie durch Reibung innerhalb des porösen Elements reduziert. An der schallharten Kammerwand als Rückwand der Kammer wird der Schall reflektiert, die Schallwelle läuft zurück und die Schallenergie wird nochmals durch das poröse Element reduziert. Durch die Positionierung des porösen Elements als Absorbermaterial in einem definierten Abstand d zur Kammerwand wird dadurch ein Resonanzeffekt genutzt, der einen Einfluss auf die frequenzabhängige Absorptionsrate hat.
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Bei der Auswahl des Materials des porösen Elements ist der spezifische Strömungswiderstand des Materials für Luft eine charakteristische Kenngröße. Höchste Absorption wird dann erreicht, wenn der spezifische Strömungswiderstand im Bereich um das Doppelte der Schallkennimpedanz der Luft liegt, jedoch auch abweichend von diesem Wert werden bereits beachtliche Pegelabsenkungen erreicht.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Kammer mit konstanter Tiefe oder mit beliebigem Tiefenverlauf in einzelne oder in alle Ausdehnungsrichtungen ausgebildet ist.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der Übergang von der ursprünglichen Geometrie der Gebläsewand zur Kammer in Form eines Tiefensprungs oder als kontinuierlicher Übergang gestaltet werden kann.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Form der Kammer in Länge und Breite in beliebiger Form ausgeführt werden kann.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Seitenwände der Kammer vorzugsweise senkrecht zu einer Gebläseradachse ausgebildet werden, doch auch beliebige schräge Formen möglich sind
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Öffnung der Kammer zum Laufrad hin teilweise oder vollständig durch das poröse Element abgedeckt ist, wobei bei nur teilweiser Abdeckung der andere, nicht abgedeckte Teil durch ein Element abgedeckt oder ausgebildet ist, das aus einem nicht porösen Werkstoff, vorzugsweise dem Gehäusewerkstoff, besteht.
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Der Vorteil gegenüber einem die Kammer füllenden Absorber liegt bei gleicher Kammergeometrie in einer höheren Absorptionsrate im niedrigeren Frequenzbereich und damit breitbandiger Wirkung. Weiterhin kann insbesondere auch unabhängig vom Verlauf der Kammertiefe mit einem Element konstanter Dicke, das aus Plattenware herausgeschnitten werden kann, gearbeitet werden, das verbaut wird. Dabei kann das Plattenmaterial derart gebogen werden, dass es der gewünschten Kontur folgt.
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Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn die zumindest eine Kammer das Gehäuse in radialer und/oder in axialer Richtung erweitert. Dadurch wird ein Kammervolumen geschaffen, welches als Resonanzraum dient, der von dem porösen Element abgedeckt wird, um Geräusche zu dämpfen.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn die zumindest eine Kammer durch Stege in Teilkammern unterteilt ist. Dadurch kann eine stützende Funktion bezüglich des porösen Materials mittels der Stege erreicht werden. Auch kann durch eine Trennung der Kammer in Teilkammern mittels der Stege eine Verkürzung der Teilkammern erreicht werden, was die Geräuschabsenkung verbessert.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn die Kammer durch zumindest eine Stufe in der Gebläsegehäusewandfläche und/oder in der Gebläsegehäusewandung hin zu der Kammerwand gebildet wird. Dadurch wird ein definierter Bereich des Gebläsegehäuses als Kammer definiert, der von dem porösen Material abgedeckt wird zur Geräuschdämpfung.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Kammer durch zumindest eine erste Stufe und zumindest eine zweite Stufe in der Gebläsegehäusewandfläche und/oder in der Gebläsegehäusewandung hin zu der Kammerwand gebildet wird. Dadurch kann die Ausdehnung der Kammer durch die beiden Stufen beschränkt werden oder die Kammer kann dadurch auch in Teilkammern unterteilt werden, so dass durch die Variation der Ausdehnung der Teilkammern eine Verbesserung der Geräuschdämpfung erzielt wird.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kammer eine erste Teilkammer ausbildet, die eine erste radiale Tiefe aufweist und eine zweite Teilkammer ausbildet, die eine zweite radiale Tiefe aufweist. Dadurch können Teilkammern geschaffen werden, die unterschiedliche Geräuschdämpfungseigenschaften aufweisen.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn die erste Teilkammer durch einen Steg und/oder eine Stufe von der zweiten Teilkammer getrennt ist. Dadurch wird eine Trennung erreicht, die auch die Größe bzw. Länge der Teilkammer beschränkt, so dass die Dämpfungseigenschaften dadurch verbessert werden.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn zwischen dem porösen Element und der Kammerwand in zumindest einer Kammer oder in zumindest einer Teilkammer ein vordefinierter Abstand zur Bildung eines Hohlraums verbleibt. Dadurch wird die Reflektion der Luft bzw. Schallwelle definiert, so dass die Dämpfung optimiert wird.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen dem porösen Element und der Kammerwand in jeder Teilkammer gleich ist oder dass der Abstand zwischen dem porösen Element und der Kammerwand in zumindest zwei Teilkammern unterschiedlich ist. Dadurch können die Dämpfungseigenschaften der einzelnen Teilkammern angepasst werden.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn der Abstand zwischen dem porösen Element und der Kammerwand zur Auslassöffnung hin geringer wird. Dadurch wird die Dämpfung angepasst, wobei die Dämpfung hin zum Auslassöffnung mit einem kleiner werdenden Abstand angepasst wird, so dass die Dämpfung zu höheren Frequenzen verschoben wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht eines Gebläsegehäuses eines Radialgebläses,
- 2 eine schematische Schnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Gebläsegehäuses eines Radialgebläses, und
- 3 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Gebläsegehäuses eines Radialgebläses.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt ein Radialgebläse 1 mit einem Gebläsegehäuse 2 in einem Horizontalschnitt senkrecht zur Achse 3 des Gebläserads 4. Das Gebläserad 4 ist in dem Gebläsegehäuse 2 verdrehbar antreibbar angeordnet.
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Das Radialgebläse ist insbesondere zum Einsatz in einer Klimaanlage vorgesehen, es kann jedoch auch anderweitig eingesetzt werden.
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Das Gebläsegehäuse 2 weist zwei sich gegenüberliegende Gebläsegehäusewandflächen auf, die beabstandet zueinander angeordnet sind und die in der 1 jedoch nicht gezeigt sind, da sie parallel zur Zeichnungsebene der 1 liegen und einen oberen bzw. einen unteren Gebläsegehäuseabschluss bilden.
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Weiterhin weist das Gebläsegehäuse 2 axial zwischen den Gebläsegehäusewandflächen eine sich in radialer Richtung erweiternde Gebläsegehäusewandung 5 auf.
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In einer der Gebläsegehäusewandflächen ist eine sich in axialer Richtung des Gebläserades 4 bzw. der Achse des Gebläserades öffnende Einlassöffnung vorgesehen, so dass Luft in axialer Richtung in das Gebläsegehäuse 2 einströmen kann.
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Weiterhin ist eine in der Gebläsegehäusewandung 5 angeordnete, sich in radialer Richtung öffnende Auslassöffnung 6 vorgesehen, so dass Luft aus dem Gebläsegehäuse ausströmen kann.
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Das Ausführungsbeispiel der 1 zeigt, dass an zumindest einer der Gebläsegehäusewandflächen und/oder der Gebläsegehäusewandung 5 eine das Gebläsegehäuse 2 erweiternde Kammer 7 mit einer Kammerwand 8 vorgesehen ist, wo-bei die Kammer 7 beabstandet von der Kammerwand 8 von einem porösen Element 9 abgedeckt ist. Dabei ist der Abstand d zwischen dem porösen Element 9 und der Kammerwand 8 vorgesehen. Vorzugsweise ist der Abstand d, in Umfangsrichtung der Kammerwand 8 betrachtet, im Wesentlichen konstant.
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In 1 erkennt man, dass die Erstreckung der Kammer 7 mehr als 180° in Umfangsrichtung beträgt und etwa gegenüber der Gebläsezunge 10 beginnt und an der Auslassöffnung 6 endet. Dabei kann die Erstreckung der Kammer 7 auch anderweitig ausgebildet sein.
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Weiterhin kann neben der gezeigten Kammer 7 auch zumindest eine weitere nicht dargestellte Kammer vorgesehen sein. Dabei ist die zumindest eine Kammer 7 derart ausgebildet, dass sie das Gehäuse in radialer und/oder in axialer Richtung erweitert.
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Die 1 zeigt, dass die Kammer sich in einer durchgehenden Erstreckung in Umfangsrichtung erstreckt.
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Die 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei welchem die Kammer gemäß 1 durch Stege 11 in Teilkammern 12 unterteilt ist. Dabei sind die Stege 11 im Wesentlichen in radialer Richtung ausgerichtet. Das poröse Element 9 liegt auf den Stegen 11 auf und begrenzt die Teilkammern.
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Die 1 und 3 zeigen, dass die Kammer 7 durch zumindest eine Stufe 13 in der Gebläsegehäusewandfläche und/oder in der Gebläsegehäusewandung hin zu der Kammerwand 8 gebildet wird.
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Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die Kammer 7 durch zumindest eine erste Stufe 13 und zumindest eine zweite Stufe 14 in der Gebläsegehäusewandfläche und/oder in der Gebläsegehäusewandung hin zu der Kammerwand 8 gebildet wird. Dabei ist die Kammer 7 in zwei Teilkammern 15, 16 unterteilt. Die Kammer 7 ist dabei derart ausgebildet, dass sie eine erste Teilkammer 15 ausbildet, die eine erste radiale Tiefe d1 aufweist und eine zweite Teilkammer 16 ausbildet, die eine zweite radiale Tiefe d2 aufweist. Dabei ist die erste Teilkammer 15 durch eine Stufe 14 von der zweiten Teilkammer 16 getrennt. Vorteilhaft kann zusätzlich zu der Stufe oder statt dieser auch ein Steg vorgesehen sein.
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Die Ausführungsbeispiele der 1 bis 3 zeigen, dass zwischen dem porösen Element 9 und der Kammerwand 8 in zumindest einer Kammer 7 oder in zumindest einer Teilkammer 12, 15, 16 ein vordefinierter Abstand zur Bildung eines Hohlraums verbleibt. Dabei kann der Abstand d, d1, d2 zwischen dem porösen Element 9 und der Kammerwand 8 in jeder Teilkammer gleich sein oder unterschiedlich sein.
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Das Ausführungsbeispiel der 2 zeigt, dass der Abstand d1, d2 zwischen dem porösen Element 9 und der Kammerwand 8 zur Auslassöffnung 6 hin geringer wird.
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Mit einer Kammertiefe d von 10 mm bis 15 mm wird bereits eine nennenswerte Geräuschabsenkung im Frequenzbereich größer oder gleich 1000 Hz erreicht. Unter Ausnutzung des verfügbaren Bauraums kann die Tiefe der Kammer 7 über die Umschlingung der Spirale des Gehäuses 2 in Umfangsrichtung variiert werden, so dass ein beträchtliches Potential zur Geräuschabsenkung erreicht wird.
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Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Kammer 7 stromabwärts in Richtung der Auslassöffnung 6 positioniert wird. Idealerweise erstreckt sich die Kammer in Strömungsrichtung über ca. 2/3 der Spiralentwicklung des Gehäuses, siehe 1.
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Das poröse Element 9 ist beispielsweise als ein Vliesmaterial ausgebildet. Auch ein mikroperforiertes Element kann eingesetzt werden, bei dem die absorbierende Wirkung ebenfalls durch Reibung der Luft in den Mikrokanälen erzielt wird. Als vorteilhaft hat sich die Verwendung eines porösen Sintermaterials erwiesen, da bei sehr guter absorbierender Wirkung nur eine geringfügige Reduzierung des erzielbaren Gebläsedruckaufbaus beobachtet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014206114 A1 [0004]
- DE 2628511 [0005]
