DE102022210553A1

DE102022210553A1 - Nachleiteinrichtung für einen Ventilator und Ventilator mit einer Nachleiteinrichtung

Info

Publication number: DE102022210553A1
Application number: DE102022210553.2A
Authority: DE
Inventors: Frieder Lörcher; Sandra Hub; Tobias Gauss; Daniel Seifried; Matthias Schmitt
Original assignee: Ziehl Abegg SE
Current assignee: Ziehl Abegg SE
Priority date: 2022-10-06
Filing date: 2022-10-06
Publication date: 2024-04-11
Also published as: EP4426949A1; WO2024074176A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nachleiteinrichtung für einen Ventilator, der zumindest ein Laufradflügel umfassendes Laufrad aufweist, mit einem äußeren Gehäuse und mindestens einem Nachleitrad mit inneren Leitflügeln, wobei das Nachleitrad einen Zwischenring hat, der mittels mindestens drei über den Umfang verteilten Strebenflügeln vorzugsweise konzentrisch im/am Gehäuse gehalten ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Ventilator mit einer entsprechenden Nachleiteinrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nachleiteinrichtung für einen Ventilator, der zumindest ein Laufradflügel umfassendes Laufrad aufweist, mit einem äußeren Gehäuse und mindestens einem Nachleitrad mit inneren Leitflügeln, wobei das Nachleitrad einen Zwischenring hat, der mittels mindestens drei über den Umfang verteilten Strebenflügeln vorzugsweise konzentrisch im/am Gehäuse gehalten ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Ventilator mit einer entsprechenden Nachleiteinrichtung.
Ventilatoren mit Nachleiteinrichtungen sind hinlänglich aus der Praxis bekannt. Lediglich beispielhaft sei dazu auf WO 2020/015792 A1 verwiesen. Solche Ventilatoren mit Nachleiteinrichtungen, insbesondere mit inneren Nachleiteinrichtungen, sind in der Praxis problematisch. Die Nachleiteinrichtungen erstrecken sich von der Achse her nur über einen Bereich der durchströmten Fläche. Regelmäßig kombinieren sie einen relativ hohen statischen Wirkungsgrad mit niedrigen Schallleistungswerten, da Nachleitflügel, die insbesondere starke Drehtöne erzeugen können, in dafür maßgeblichen Außenbereich nicht vorhanden sind. Ungeachtet dessen müssen das Motor-Laufrad des Ventilators und das innere Nachleitrad wie auch immer gehalten werden. Das Halten bzw. die Aufhängung der Nachleiteinrichtung ist regelmäßig aufwändig, reduziert die Effizienz und begünstigt die Schallerzeugung. Außerdem treten in Bezug auf die bislang realisierten Halterungen mechanische Spannungen und Verformungen im Betrieb des Ventilators sowie beim Transport auf, was nicht selten zur Beschädigung führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik auftretenden Nachteile zumindest weitgehend zu eliminieren. Einerseits sollen durch mechanische Spannungen induzierte Beschädigungen am Nachleitrad und am Ventilator vermieden werden. Andererseits sollen Schallentstehung und Wirkungsgradeinbußen minimiert werden. Außerdem soll sich die erfindungsgemäße Nachleiteinrichtung von wettbewerblichen Produkten unterscheiden. Gleiches gilt für den erfindungsgemäßen Ventilator.
Voranstehende Aufgabe ist in Bezug auf die Nachleiteinrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In Bezug auf den erfindungsgemäßen Ventilator ist die Aufgabe durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 14 gelöst, wonach der erfindungsgemäße Ventilator eine erfindungsgemäße Nachleiteinrichtung umfasst. Letztendlich geht es hier um die Nachleiteinrichtung und um deren konstruktive Merkmale.
Die erfindungsgemäße Nachleiteinrichtung dient zum Einbau in einen Ventilator, wobei es sich dabei um einen Axial-, Radial- oder Diagonalventilator handeln kann. Der Ventilator umfasst mindestens ein Laufrad mit mehreren Laufradflügeln. Zum grundsätzlichen Aufbau eines solchen Ventilators sei lediglich beispielhaft auf die bereits zuvor genannte WO 2020/015792 A1 verwiesen. Auf die Beschreibung eines solchen Ventilators wird an dieser Stelle unter Verweis auf den bekannten Ventilator verzichtet.
Erfindungsgemäß umfasst die Nachleiteinrichtung ein äußeres Gehäuse in dem ein Nachleitrad mit inneren Leitflügeln angeordnet ist. Das Nachleitrad hat einen Zwischenring, an dem die inneren Leitflügeln enden. Genauer gesagt erstrecken sich die inneren Leitflügel zwischen einem Nabenring bzw. inneren Ring der Nachleiteinrichtung und dem Zwischenring, so dass dort die Leitflügel ortsfest angeordnet sind.
Es ist nun von ganz besonderer Bedeutung, dass der Zwischenring des Nachleitrads mittels mindestens drei über den Umfang verteilte Strebenflügel vorzugsweise konzentrisch im oder am Gehäuse gehalten ist. Die Strebenflügel haben eine haltende bzw. fixierende Eigenschaft und wirken zwischen dem Zwischenring und der Innenseite des äußeren Gehäuses. Außerdem sind sie im Sinne von Flügeln ausgeführt und gezielt optimiert in Hinblick auf die Luftströmung gestaltet bei gleichzeitig optimierter Festigkeit.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der beanspruchten Lehre ergeben sich wie folgt:

Die einzelnen Bauteile der Nachleiteinrichtung können integral in einem Guss gefertigt sein, insbesondere umfassend die Leitflügel, die durch die Strebenflügel über den Zwischenring mit der Innenfläche des Gehäuses und somit mit der äußeren Gehäusekontur verbunden sind. Die Strebenflügel haben eine tragende Eigenschaft kombiniert mit einer strömungsoptimierten Gestaltung.

Im Konkreten können die Strebenflügel eine starke Schrägstellung gegenüber der Flügelhinterkante des Laufrads bzw. gegenüber einem gedachten Radialstrahl haben. Sie können relativ weit entfernt von der Laufradflügelhinterkante angeordnet sein. Diese Entfernung kann bspw. in Axialrichtung gesehen größer als die axiale Erstreckung der Strebenflügel sein.
Außerdem ist die Zahl der Strebenflügel relativ niedrig, vorzugsweise niedriger als die Zahl der inneren Leitflügel.
Wesentlich ist, dass die Strebenflügel eine relativ geringe strömungstechnisch wirksame Fläche im Vergleich zu den inneren Nachleitflügeln haben. Die Strebenflügel sind relativ dick ausgeführt, um die erforderliche Steifigkeit sowohl beim Transport eines entsprechenden Ventilators als auch im Betrieb zu gewährleisten.
Im Profilschnitt gesehen, bspw. im Schnitt an einem Zylindermantel koaxial zur Ventilatorachse, sind die Strebenflügel so angestellt und ausgerichtet, dass sie einer drallbehafteten Strömung, die aus dem Laufrad des Ventilators austritt, einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzen. Es ist von ganz besonderem Vorteil, wenn geometrisch an jedem Strebenflügel keine oder allenfalls eine geringe Strömungsumlenkung stattfindet.
In weiter vorteilhafter Weise ist der Strebenflügel am äußeren Gehäuse im Bereich eines Diffusors befestigt bzw. ausgebildet, möglichst entfernt vom Diffusoreintritt. Der entstehende, eher größere Hinterschnittbereich wird vorteilhaft nicht mit einem Entformkeil aufgefüllt, wird vielmehr mit einer besonderen Entformstrategie mit Hilfe von Schiebern entformt. Insoweit werden mögliche Wirkungsgradverluste und Schallentstehungen infolge von am Bauteil integrierten Entformkeilen bei spritzgießtechnisch einfacher Herstellung vermieden.
Bei der erfindungsgemäßen Nachleiteinrichtung sind die sich zwischen dem Zwischenring und dem äußeren Gehäuse erstreckenden Strebenflügel im Blick parallel zur Ventilatorachse gegenüber der Flügelkante des Laufrads bzw. gegenüber gedachten Radialstrahlen relativ stark schräg gestellt, wobei keine Strömungsumlenkung bewirkt wird. Da der Strebenflügel relativ weit von den Laufradflügelhinterkanten entfernt ist, wird eine mögliche Schallentstehung an den Strebenflügeln vermieden bzw. minimiert.
Auch ist es denkbar, dass die Nachleiteinrichtung mit einer Kühlstruktur ausgestattet ist, wobei diese vorzugsweise dem Nachleitrad zugeordnet ist. Im Konkreten kann die Kühlstruktur einstückig in das Nachleitrad integriert sein. Die Kühlstruktur dient zur Bereitstellung einer kühlenden Strömung in Folge des Betriebs des Ventilators per Druckdifferenz. Durch diese Maßnahme wird Wärme vom Elektromotor weggeführt. Das Abführen von Wärme bedeutet eine Kühlung.
Die erfindungsgemäße Nachleiteinrichtung ist somit sowohl vorteilhaft in Bezug auf die Stabilität/Festigkeit als auch in Bezug auf eine Reduktion von Effizienzverlusten und Schallerzeugung. Diese Vorteile werden durch verblüffend einfache konstruktive Maßnahmen entsprechend den voranstehenden Ausführungen erreicht.
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 einer erfindungsgemäßen Nachleiteinrichtung sowie eines entsprechenden Ventilators anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen

1 in perspektivischer Ansicht von der Abströmseite her gesehen einen Ventilator mit einer erfindungsgemäßen tragenden Nachleiteinheit mit Gehäuse, Nachleiteinrichtung und Strebenflügeln,
2a in ebener axialer Draufsicht von der Abströmseite her gesehen den Ventilator mit tragender Nachleiteinheit aus 1,
2b eine Detailansicht aus 2a im Bereich der Strebenflügel, wobei der Verlauf der Strebenflügel, der Verlauf des Ventilatorflügels und ein Radialstrahl jeweils als charakteristische Kurve in einer Projektion auf die Ansichtsebene dargestellt sind
3 in ebener axialer Draufsicht von der Zuströmseite her gesehen den Ventilator mit tragender Nachleiteinheit aus 1 und 2a,
4a in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene durch die Achse den Ventilator mit tragender Nachleiteinheit gemäß 1, 2a und 3 mit schematisch eingezeichneten Abmessungen im Bereich der Einlaufdüse,
4b eine Detailansicht aus 4a im Bereich der Strebenflügel, wobei schematisch drei Kenngrößen eingezeichnet sind,
4c eine Detailansicht aus 4a im Bereich der Strebenflügel, wobei schematisch Hinterschneidungsbereiche hinsichtlich einer Entformung aus einem Giesswerkzeug in Richtungen parallel zur Ventilatorachse schraffiert eingezeichnet sind,
5a in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene parallel zur Achse und zur Darstellungsebene den Ventilator mit tragender Nachleiteinheit gemäß 1, 2a, 3 und 4a, wobei ein Strebenflügel erkennbar ist,
5b eine Detailansicht aus 5a im Bereich des sichtbaren Strebenflügels, wobei schematisch vier Kenngrößen eingezeichnet sind,
6a in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene durch die Achse eine weitere Ausführungsform einer tragender Nachleiteinheit, wobei im Bereich des Diffusors Entformkeile zur einfacheren Entformung ausgeführt sind,
6b eine Detailansicht aus 6a im Bereich eines Strebenflügels mit Entformkeil,
7a in ebener axialer Draufsicht, von der Abströmseite her gesehen, einen Ventilator mit einer weiteren Ausführungsform einer tragenden Nachleiteinheit, wobei mittels einer Strömungssimulation gewonnene Verläufe von Strömungsstörungen im Nachlauf des Laufrads auf einer Ebene senkrecht zur Achse geringfügig stromab von den Laufradflügelhinterkanten eingezeichnet ist, und
7b den Ventilator im gleichen Strömungszustand gemäß 7a, wobei die Strömungsstörungen jetzt auf einer Ebene senkrecht zur Ventilatorachse, aber in einem größeren Abstand zur Laufradflügelhinterkante, noch stromauf aber schon nahe der Strebenflügelvorderkante, dargestellt ist.

1 zeigt in perspektivischer Ansicht von der Abströmseite her gesehen einen Ventilator 57 axialer Bauart mit einem Ausführungsbeispiel einer tragenden Nachleiteinheit 1. Die Nachleiteinheit 1 besteht insbesondere aus einem Gehäuse 2, einem Zwischenring 5, einem Nabenring 4, zwischen Nabenring 4 und Zwischenring 5 sich erstreckenden inneren Leitflügeln 11 und zwischen Zwischenring 5 und Gehäuse 2 bzw. dessen Diffusorbereich 10 sich erstreckenden Strebenflügeln 3, 3a.
Die Nachleiteinheit 1 ist vorteilhaft einstückig in einem Gussverfahren, vorteilhaft Kunststoff-Spritzguss, hergestellt. Das Gehäuse 2 definiert die äußere Begrenzung einer innerhalb des Gehäuses 2 verlaufenden Ventilatordurchströmung. Das Gehäuse 2 besteht aus verschiedenen Bereichen, in Durchströmrichtung gesehen zunächst aus einer Einlaufdüse 9, dann einem vorteilhaft zylindrischen Bereich 29, innerhalb dessen das Laufrad 19 mit seinen Flügeln 22 angeordnet ist, und einem Diffusorbereich 10, an dem die Strebenflügel 3, 3a befestigt sind.
Stromab des Laufrades 19 innerhalb des Gehäuses 2 ist eine innere Nachleiteinrichtung bestehend insbesondere aus strömungstechnisch wirksamen inneren Nachleitfügeln 11, die sich zwischen Nabenring 4 und Zwischenring 5 erstrecken, angeordnet. Infolge der strömungstechnischen Wirkung der inneren Nachleitflügel 11 im Zusammenspiel mit Zwischenring 5 und dem Nabenring 4 ist der Wirkungsgrad und die Luftleistung des Ventilators 57 besonders hoch. Am Nabenring 4 ist radial innerhalb dessen im Aufnahmebereich 8 der Motor 34 mit seinem Stator 36 befestigt, sodass die inneren Nachleitflügel 11 und der Zwischenring 5 auch eine tragende Funktion für den Motor 36 und letztendlich auch das Laufrad 19 innehaben.
Um den Motor 34 mit dem Laufrad 19 und die innere Nachleiteinrichtung am äußeren Gehäuse 2 zu halten, sind die äußeren Strebenflügel 3, 3a vorgesehen. Diese haben allenfalls eine untergeordnete strömungstechnische Funktion und dienen überwiegend der Befestigung der inneren Nachleiteinrichtung und somit des Motors 34 und dem Laufrad 19 am äußeren Gehäuse 2. Sie sind lärmgünstig ausgeführt, sodass infolge ihrer Präsenz im Betrieb des Ventilators 57 kein oder nur wenig zusätzlicher Lärm erzeugt wird. Insgesamt sind innerhalb des Gehäuses 2 im axialen Bereich des Diffusors 10 in Spannweitenrichtung gesehen (von Nabe 4 zu Diffusor 10 gesehen) zwei unterschiedliche Durchströmbereiche, ein äußerer Durchströmbereich 6 zwischen dem Zwischenring 5 und der Diffursorwand 10 des Gehäuses 2 und ein innerer Durchströmbereich 7 zwischen Nabenring 4 und Zwischenring 5 ausgebildet. Der innere Durchströmbereich 7 hat die tragenden inneren Leitelemente 11, die strömungstechnische Funktion haben und beispielsweise Strömungsdrall reduzieren, Nabenrückströmung vermeiden oder reduzieren und die aufgrund ihrer radial inneren Lage nur wenig Lärm erzeugen.
Der äußere Durchströmbereich 6 hat die ebenfalls tragenden Strebenflügel 3, 3a, im Ausführungsbeispiel 6 Stück, vorteilhaft 4-8 Stück, über dem Umfang verteilt, die lärmoptimiert ausgeführt sind. Am Strebenflügel 3a ist im Ausführungsbeispiel eine Vorkehrung zur Befestigung von Kabeln, die vom Gehäuse 2 zum Motor führen, vorgesehen. An der tragenden Nachleiteinheit 1 sind an den Randbereichen des Gehäuses 2 zuström- und abströmseiteig Flansche ausgeführt, die vorteilhaft verschiedene Befestigungsvorkehrungen aufweisen. Am zuströmseitigen Flansch sind Befestigungsvorkehrungen 20 zur Befestigung der Nachleiteinheit 1 und somit des Ventilators 57 an einem übergeordneten Gerät oder System vorhanden, ebenso wie am abströmseitigen Flansch Befestigungsvorkehrungen 21 zur Befestigung der Nachleiteinheit 1 an einem übergeordneten Gerät oder System ausgeführt sind. Des Weiteren sind am abströmseitigen Flansch Befestigungsvorkehrungen 25 für ein Berührschutzgitter vorgesehen, welche ähnlich auch am zuströmseitigen Flansch vorgesehen sein können. Die Berührschutzgitter können am Bereich 25 so versenkt angeschraubt werden, dass sie axial nicht über die Nachleiteinheit 1 überstehen, was zu einer guten Handhabbarkeit und zu einer guten Stapelbarkeit der Ventilatoren 57 führt.
Der Zwischenring 5 ist an seinem abströmseitigen Rand 12 wellig ausgeführt und kann auch gezackt oder geschlitzt ausgeführt sein. Er kann auch kreisrund ohne Welligkeit ausgeführt sein.
Innerhalb des Nabenrings 4 im Aufnahmebereich 8 wird der Motor an einem integral einstückig an der tragenden Nachleiteinrichtung 1 angebrachten Motortragflansch 59 (2) angebracht. Zur Versteifung und Stabilisierung der Verbindung mit dem Motor sind noch Versteifungsrippen 58 innerhalb des Aufnahmebereichs 8 angebracht.
Es ist denkbar, beim Formwerkzeug zur Fertigung der tragenden Nachleiteinheit 1 Wechseleinsätze im Bereich innerhalb des Nabenrings 4, also im Aufnahmebereich 8, vorzusehen, um verschiedene Schnittstellen zu verschiedenen Motoren zu realisieren. Dabei kann neben dem Lochkreis zur Befestigung der Motoren beispielsweise auch die axiale Anschraubebene für den Motor, die axiale Position des Motortragflansches 59 innerhalb des Aufnahmebereichs 8 variieren.
Im azimuthalen Bereich des Strebenflügels 3a mit der Vorkehrung zur Befestigung der Kabel haben der Zwischenring 5 und der Nabenring 4 Ausnehmungen, um die elektrischen Anschlusskabel bis zum Stator 36 des Motor 34 zu legen, der vorteilhaft ein Außenläufermotor ist und weiter vorteilhaft als EC-Motor, vorteilhaft mit integrierter Motorelektronik, ausgeführt ist. Das Gehäuse 2 hat in diesem Bereich vorteilhaft auch eine Ausnehmung 50, um die Kabel durchzuführen (dargestellt beispielsweise in 5a)
2a zeigt in axialer Draufsicht und von der Abströmseite her gesehen den Ventilator 57 mit der tragenden Nachleiteinheit 1 gemäß 1. Es sind, ergänzend zu den Ausführungen zu 1, gut der äußere Durchströmbereich 6, der von den Strebenflügel 3, 3a durchzogen ist, und der innere Durchströmbereich 7 mit den inneren Leitflügeln 11 zu erkennen. Im Betrieb des Ventilators 57 rotiert das Laufrad 22 mit den Flügeln 19 in Drehrichtung 32 gegen den Uhrzeigersinn um die Ventilatorachse. Der Motor 34 ist im Aufnahmebereich 8 an einem Motortragflansch 59 mittels Befestigungsvorkehrungen 18, vorteilhaft Schrauben, angebracht.
Der Diffusorbereich 10 weitet sich vom Bereich 29 für das Laufrad 19 (siehe auch 1) hin zum ausströmseitigen Rand des Gehäuses 2 auf. Auch der Zwischenring 5 weitet sich vom Laufrad 19 beginnend hin zu seinem abströmseitigen Rand 12 leicht auf (1 und 4a, 4b). Dadurch sind im Ausführungsbeispiel sowohl der innere Durchströmbereich 7 als auch der äußere Durchströmbereich 6 diffusorartig, d.h. sich in Durchströmrichtung erweiternd, ausgebildet. Dies ist vorteilhaft für einen hohen Druckrückgewinn stromab des Laufrads 19 und somit für einen hohen statischen Wirkungsgrad des Ventilators 57.
2b ist eine Detailansicht der 2a im Bereich eines Strebenflügels 3, wobei der charakteristische radiale Verlauf 24 des bzw. der Strebenflügel 3, 3a, der charaktereristische radiale Verlauf 26 des bzw. der Laufradflügel 22 und ein Radialstrahl 31 jeweils als charakteristische Kurve in einer Projektion auf die Ansichtsebene dargestellt sind. Der radiale Verlauf 24 der Strebenflügel 3, 3a ist hier anhand einer Mittellinie der Strebenflügel 3, 3a dargestellt, beispielsweise einer Mittellinie aus dem radialen Verlauf der Vorderkante 46 der Strebenflügel 3, 3a und dem radialen Verlauf der Hinterkante 47 der Strebenflügel 3, 3a, in der gegebenen Projektion gesehen, hergeleitet. Es kann genauso gut auch einfach der Verlauf der Vorderkante 46 oder der Hinterkante 47 jeweils für sich allein gesehen verwendet werden, oder eine gedachte Verbindungslinie aller Flächenschwerpunkte aller Zylindermantelschnitte der Strebenflügel 3, 3a mit Zylindern koaxial zur Ventilatorachse.
Der radiale Verlauf 26 des Laufradflügels 22 ist anhand des Verlaufs seiner Hinterkante 39 charakterisiert, wobei die gezackte Gestaltung der Laufradhinterkante 39 nicht berücksichtigt wurde und eine „geglättete“ Linie verwendet wurde. Auch beim charakteristischen radialen Verlauf 26 der Laufradflügel 22 kann beispielsweise eine Mittellinie aus dem radialen Verlauf der Vorder- und Hinterkanten oder eine gedachte Verbindungslinie aller Flächenschwerpunkte aller Zylindermantelschnitte der Laufradflügel 22 mit Zylindern koaxial zur Ventilatorachse herangezogen werden.
In 2b ist ein Winkel γ 27 zwischen dem charakteristischen radialen Verlauf 24 der Strebenflügel 3, 3a und dem charakteristischen radialen Verlauf 26 der Laufradflügel 22, am dargestellten Schnittpunkt, eingezeichnet; ebenso ein Winkel δ 28 zwischen dem charakteristischen radialen Verlauf 24 der Strebenflügel 3, 3a und einem von der Ventilatorachse startenden Radialstrahl 31. Je nach Relativposition zwischen Laufradflügel 22 und Strebenflügel 3, 3a bzw. je nach Lage des betrachteten Schnittpunkts in Radialrichtung gesehen können die Winkel δ 28 und γ 27 etwas variieren. Besonders relevant wäre der mittlere Winkel über alle möglichen Schnittpunkte innerhalb des äußeren Durchströmbereichs 6 oder derjenige Winkel δ 28 bzw. γ 27 an einem Schnittpunkt etwa in der radialen Mitte des äußeren Durchströmbereichs 6. Der Vollständigkeit halber sei klargestellt, dass in der vorliegenden Argumentation die Winkel δ 28 und γ 27 immer ohne Vorzeichen betragsmäßig zu verstehen sind. Vorteilhaft ist insbesondere der Winkel γ 27 groß, insbesondere ist γ > 30 ° oder γ > 45 °, um eine Minimierung der Lärmerzeugung, insbesondere Drehtonerzeugung, zu erreichen. Weiter vorteilhaft ist zu gleichem Zwecke auch der Winkel δ 28 groß, insbesondere δ > 20 ° oder δ > 35°. Infolge eines großen Winkels δ 28 kann die Steifigkeit einer tragenden Nachleiteinrichtung grundsätzlich reduziert sein. Durch die versteifende Wirkung des Zwischenrings 5 wird jedoch eine sehr hohe Steifigkeit der tragenden Nachleiteinrichtung 1 erreicht, die mit 4-8 stark schräggestellten Strebenflügeln 3, 3a mit ausreichender Steifigkeit ausgeführt werden kann, ohne dass Gefahr besteht, dass das Laufrad 19 im Betrieb am Gehäuse 2 bzw. seinem Aufnahmebereich 29 für das Laufrad 19 streifen kann.
Des Weiteren könnte auch bei kleinen Winkeln δ 28 ein für niedrige Drehtonerzeugung nötiger großer Winkel γ 27 geschaffen werden. Dies wäre jedoch nur bei sehr stark schräg zur Radialrichtung gestelltem radialem Verlauf 26 der Laufradflügel 22 möglich. Es hat sich gezeigt, dass dies mit Laufradflügeln 22, die vorteilhaft aus Kunststoff-Spritzguss gefertigt sind, wegen der dann auftretenden radialen Verformungen im Betrieb der Laufradflügel 22 nur eingeschränkt möglich ist, weshalb die Wahl eines ausreichend großen Winkels δ 28 für niedrige Drehtonentstehung nötig und vorteilhaft sein kann. Im Ausführungsbeispiel ist der Strebenflügel 3 in seinem Verlauf vom Zwischenring 5 zum Diffusor 10 entgegen der Laufraddrehrichtung 32 geneigt. Da die Winkel γ 27 und δ 28 betragsmäßig groß sind, ist es genauso denkbar, dass die Strebenflügel 3 umgekehrt in Drehrichtung32 geneigt sind. In einer weiteren denkbaren Ausführungsform können verschiedene über die Umfangsrichtung verteilten Strebenflügel auch abwechselnd in und gegen die Drehrichtung geneigt sein.
3 zeigt in ebener axialer Draufsicht von der Zuströmseite her gesehen den Ventilator 57 mit tragender Nachleiteinheit 1 aus 1 und 2a. Ergänzend zu den Beschreibungen zu 1, 2a und 2b kann man hier besonders gut das Laufrad 19 des Ventilators 57 mit seinen Flügeln 22 erkennen, die an einer gemeinsamen Nabe befestigt sind. Vorteilhaft ist das Laufrad einstückig in Kunststoff-Spritzguss gefertigt. Die Flügel 22 weisen an ihren radial äußeren Rändern eine spezielle Gestaltung zur Lärmreduktion auf, insbesondere sogenannte Winglets 38 (s.a. 4a, 4b). Innerhalb des Laufrads 19 bzw. dessen Nabenbereich ist der Rotor 35 des Motors 34 zu erkennen, an dem das Laufrad 19 befestigt ist und der das Laufrad 19 im Betrieb des Ventilators 57 antreibt. Zur aerodynamisch und aeroakustisch günstigen Gestaltung des Ventilators 57 ist im Nabenbereich des Laufrads 19 noch eine strömungstechnisch günstig gestaltete Nabenhaube 37 an der Nabe des Laufrads 19 angebracht (s.a. 4a). Von der Zuströmseite gesehen ist auch der zuströmseitige Rand 23 des Zwischenrings 5 der Nachleiteinrichtung sowie die Zuströmkante 13 der inneren Nachleitflügel 11 zu erkennen. Die Drehrichtung 32 ist, in der gezeigten Ansicht, hier im Uhrzeigersinn.
In 4a ist in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene durch die Achse den Ventilator 57 mit tragender Nachleiteinheit 1 gemäß 1, 2a und 3 mit schematisch eingezeichneten Abmessungen im Bereich der Einlaufdüse dargestellt. Ergänzend zu den betreffenden Figuren kann hier sehr gut die Kontur der aerodynamisch günstig, gerundet und tangentenstetig an die Nabe des Laufrads 19 übergehend gestaltete Nabenhaube 37, die im Bereich der Nabe des Laufrads 19 angebracht ist, erkannt werden. Der Motor 34, bestehend aus Stator 36 und Rotor 35, ist schematisch dargestellt. Der Stator 36 ist an Befestigungsvorrichtungen 18 am Befestigungsflansch 59 im inneren des Aufnahmebereiches 8 der tragenden Nachleiteinheit 1 befestigt. Das Laufrad 19 bzw. dessen Nabe ist mittels Befestigungsvorkehrungen 30, vorzugsweise unter Verwendung von Schrauben, am Rotor 35 des Motors 34 befestigt.
Der Motor 34 und somit auch das Laufrad 19 sind somit über die inneren Nachleitflügel 11, den Zwischenring 5 und die Strebenflügel 3, 3a an der äußeren Gehäusekontur gehalten, weshalb die Nachleitflügel 11 und die Strebenflügel 3, 3a und letztenendes die gesamte Nachleiteinheit 1 als tragend bezeichnet werden können. Das Laufrad 19 läuft mit seinen Flügeln 22 und deren radial äußeren Enden, die vorteilhaft eine spezielle Kontur, sog. Winglets 38, aufweisen, innerhalb des Gehäuses 2 axial in Höhe eines vorzugsweise etwa zylindrischen Bereichs 29, wobei zwischen Laufradflügel 22 mit den Winglets 38 und dem Bereich 29 des Gehäuses 2 ein kleiner radialer Abstand ist und ein Strömungsspalt vorhanden ist.
Die inneren Leitelemente 11 weisen eine für die Fertigung im Gussverfahren bzw. die Entformung aus Gusswerkzeugen besonders vorteilhafte Gestaltung auf. Sie bestehen, an ihrem zuströmseitigen Bereich 16, aus einem an die Zuströmrichtung angepassten, gegenüber der Axialrichtung angestellten Bereich 16 und im Bereich 15 der Abströmung aus einem in Axialrichtung hinterschneidungsfrei entformbaren, axial etwa fluchtenden Bereich 15. Diese Gestaltung ist vor allem im Zusammenspiel mit der leicht konischen, in Durchströmrichtung sich radial erweiternden Gestaltung des Zwischenrings 5 in Bezug auf die Entformbarkeit des Bauteils „tragende Nachleiteinheit 1“ vorteilhaft.
Die Nachleiteinheit 1 ist radial besonders kompakt gestaltet. Das bedeutet, dass der Eintrittsdurchmesser Da 45 der Einlaufdüse 9 (Durchmesser Da 45 des radial äußeren Beginns der Krümmung der Einlaufdüse 9) im Verhältnis zum Innendurchmesser Di 44 relativ klein ist, vorteilhaft ist Da/Di < 1,1. Dadurch wird auch eine relativ kleine Erstreckung e 43 der Nachleiteinheit quer zur Ventilatorachse ermöglicht (die Erstreckung e 43 kann insbesondere die Seitenlänge einer sich quer zur Ventilatorachse erstreckenden quadratischen Kontur sein, innerhalb welcher die tragende Nachleiteinheit 1 und somit der Ventilator 57 eingefügt werden kann.). Vorteilhaft ist e/Di < 1,2. Dadurch nimmt der Ventilator in Bezug auf seinen Innendurchmesser Di 44 und somit auch in Bezug auf den Durchmesser seines Laufrads 19, quer zu seiner Achse gesehen, besonders niedrigen Bauraum ein. Umgekehrt kann bei vorgegebenem Bauraum ein Ventilator 57 mit besonders großem Innendurchmesser Di 44 und somit besonders großem Außendurchmesser des Laufrads 19 eingesetzt werden, was bei einem vorgegebenen Betriebspunkt akustisch vorteilhaft sein kann.
Der abströmseitige Rand der tragenden Nachleiteinheit 1 steht, in Radialrichtung gesehen, vorteilhaft nicht über den zuströmseitigen Rand über. Weiter vorteilhaft sind die radialen Erstreckungen des abströmseitige Randes und des zuströmseitigen Randes der tragenden Nachleiteinheit 1 im Vergleich zueinander sehr ähnlich, d.h. Einlaufdüse 9 auf der Zuströmseite und Diffusorbereich 10 auf der Abströmseite nutzen einen zur Verfügung stehenden radialen Bauraum bzw. Transportraum (radialer Gesamtbauraum abzüglich eines notwendigen Flanschbereichs) jeweils maximal aus (siehe auch 1). Außerdem können beim Transport mehrere Ventilatoren 57 mit baugleichen Nachleiteinheiten 1 völlig problemlos aufeinander gestapelt und aneinander befestigt werden, beispielsweise mit Hilfe der Befestigungsvorkehrungen 20 und 21 (siehe 1), welche vorteilhaft in einer Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Ventilatorachse gesehen zumindest teilweise deckungsgleich sein können.
4b ist eine Detailansicht aus 4a im Bereich eines Strebenflügels 3, wobei schematisch drei Kenngrößen eingezeichnet sind. Der axiale Abstand a 40 des Strebenflügels 3 bzw. dessen Zuströmkante 46 zum Flügel 22 des Laufrads 19 bzw. dessen Abströmkante ist relativ groß, insbesondere um eine niedrige Drehtonerzeugung zu gewährleisten. Dabei kann als a auch ein mittlerer Abstand, über die radiale Erstreckung des Strebenflügels 3 oder der minimale axiale Abstand a über seine radiale Erstreckung herangezogen werden. Als Bezugsgröße zur Quantifizierung dient die axiale Erstreckung b 41 des Strebenflügels 3, entweder im Mittel über die radiale Erstreckung oder etwa an der radialen Mitte des Strebenflügels 3 gemessen. Vorteilhaft ist nun a/b größer 1,0 oder weiter vorteilhaft > 1,5. Um einen hohen statischen Wirkungsgrad des Ventilators 57 zu erreichen, ist der einseitige Öffnungswinkel α 42 des Diffusorbereichs 10 des Gehäuses 2, bei gekrümmten Verläufen ggf. im Mittel über den Diffusorverlauf, groß gewählt, vorteilhaft α > 10°. Dies ist aufgrund der Präsenz des ebenfalls in Durchströmrichtung radial sich leicht erweiternden Zwischenrings 5 möglich, ohne Strömungsablösungen im Bereich des Diffusors 10 hinnehmen zu müssen.
4c ist eine weitere Detailansicht von 4a im Bereich eines Strebenflügels 3, wobei schematisch Hinterschneidungsbereiche 48, 49 hinsichtlich einer Entformung aus einem Gusswerkzeug in Entformrichtungen parallel zur Ventilatorachse schraffiert eingezeichnet sind. Die Hinterschneidungsbereiche 49 sind Bereiche des Diffusors 10 des Gehäuses 2 zuströmseitig der Strebenflügel 3, 3a, wobei die Strebenflügel 3, 3a diese Bereiche 49 des Diffusorbereichs 10 gegenüber einer axialen Entformung eines formgebenden, hin zur Ausströmseite entformenden Werkzeugteils der Nachleiteinheit 1 „abdecken“. Umgekehrt deckt der Diffusorbereich 10 die Hinterschneidungsbereiche 48 an den Strebenflügeln 3, 3a gegenüber einer axialen Entformung eines formgebenden, hin zur Einströmseite entformenden Werkzeugteils der Nachleiteinheit 1 ab. Besonders durch den relativ großen Öffnungswinkel α 42 des Diffusorbereichs 10 (siehe 4b) sind die Hinterschneidungsbereiche 48, 49 relativ groß und ausgeprägt. Vorteilhaft wird eine spezielle Werkzeuggestaltung angewendet, die die Entformung dieser Hinterschneidungsbereiche 48, 49 ermöglicht, um diese nicht mit Material auffüllen oder anderweitig umgestalten zu müssen, was Nachteile in Wirkungsgrad und Akustik zur Folge hätte. Beispielsweise können an dem formgebenden Werkzeugteil, der hin zur Einströmseite entformt und axial aus dem Bauteil gezogen wird, Schieber angebracht sein, die bei der Entformung eine ggf. überlagerte Bewegung nach radial innen durchführen und so die Hinterschneidungsbereiche 48, 49 abbilden und ausformen können. Auch ist es denkbar, bei oder vor der Entformung des formgebenden Werkzeugteils, der hin zur Abströmseite entformt und axial aus dem Bauteil gezogen wird, eine relative Drehbewegung zwischen Werkzeug und Bauteil (also der Nachleiteinheit 1) einzusetzen, um die Hinterschneidungsbereiche 48, 49 entformen zu können, bspw. durch Anwendung einer Drehbewegung des Bauteils (also der Nachleiteinheit 1) beim Entformvorgang.
In 5a ist in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene parallel zur Achse und zur Darstellungsebene der Ventilator 57 mit tragender Nachleiteinheit 1 gemäß 1, 2a, 3 und 4a, dargestellt wobei insbesondere ein Strebenflügel 3 im Schnitt erkennbar ist. Die gewellte Gestaltung des abströmseitigen Randes 12 des Zwischenrings 5 im Ausführungsbeispiels ist gut zu erkennen. Dabei sieht man, dass dieser Rand 12 an keiner Stelle axial über das Gehäuse 2 übersteht und dass die „Wellentäler“ mit geringem Abstand vom axialen Rand axial etwas innerhalb des Gehäuses liegen. Wie gemäß 1 beschrieben, kann absströmseitig vorteilhaft ein Berührschutzgitter angebracht werden, das vorteilhaft nicht axial über das Gehäuse 2 übersteht. Radial verlaufende Streben eines solchen Berührschutzgitters können dann in den Bereichen der „Wellentäler“, also den Aussparungen, des abströmseitigen Randes 12 des Zwischenrings 5 verlaufen. Am Gehäuse 2 ist auch eine Aussparung 50 zu erkennen, durch welche elektrische Kabel zum Motor 34 geführt werden können.
5b ist eine Detailansicht aus 5a im Bereich des sichtbaren Strebenflügels 3, wobei schematisch vier Kenngrößen eingezeichnet sind. Die axiale Erstreckung b 41 des Strebenflügels 3 war bereits anhand 4b beschrieben. Sie spielt auch, zusammen mit der Dicke t 54 des Strebenflügels 3, eine wichtige Rolle hinsichtlich der Steifigkeit und Festigkeit der tragenden Nachleiteinheit 1, denn die relativ geringe Anzahl von vorteilhaft 4-8 Strebenflügeln 3 muss insbesondere den gesamten Motor 24, das Laufrad 19 und die innere Leiteinrichtung mit den Zwischenring 5, dem Nabenring 4 und den inneren Leitflügeln 11 am Gehäuse 2 halten. Eine Rolle spielt, dass das Steifigkeitsmoment (Flächenträgheitsmoment) der Strebenflügel 3 im Schnitt ausreichend groß ist. Um die axiale Erstreckung b 41 der Strebenflügel 3 aus gründen niedriger Drehtonentstehung nicht zu groß werden zu lassen, wird die Dicke t 54 der Strebenflügel 3 vorteilhaft verhältnismäßig groß gestaltet. Quantitativ ist vorteilhaft insbesondere die maximale Dicke t 54 eines Strebenflügels 3 größer als 20% seiner axialen Erstreckung b 41 zu wählen. Dies unter Berücksichtigung einer aerodynamisch vorteilhaften Gestaltung des Querschnitts des Strebenflügels 3, wie im Schnitt gesehen oder an einem Schnitt mit einem Zylindermantel koaxial zur Ventilatorachse. In einem solchen Querschnitt sind die Strebenflügel 3 ähnlich dem Querschnitt eines Tragflügels länglich gestaltet, mit einer großzügig gerundeten Zuströmkante 46 und einer eher dünnen Hinterkante 47. Dabei weist die Mittellinie 60 eines Querschnitts der Strebenflügel 3 einen an die Abströmung des stromauf liegenden Laufrads 19 mit dessen Flügeln 22 (5a) angepassten Verlauf auf. Insbesondere ist diese Mittellinie 60 gegenüber Parallelen 53 zur Ventilatorachse deutlich angestellt, da die Abströmung aus dem Laufrad 19 eine ausgeprägte Umfangskomponente in der Strömungsgeschwindigkeit aufweisen kann. Der Anstellwinkel β1 51 der Mittellinie 60 eines Querschnitts des Strebenflügels 3 an der Zuströmkante 46 gegenüber einer Parallelen 53 zur Ventilatorachse ist vorteilhaft größer als 20°, um der Strömung möglichst geringen Widerstand entgegenzusetzen und möglichst wenig Lärm zu erzeugen.
Es wird auch deutlich, dass der Strebenflügel 3 keine oder kaum Strömungsumlenkung verursacht, ebenfalls um Lärm zu minimieren und/oder um Ablösungen am Diffusorbereich 10 zu vermeiden. So ist der Unterschied zwischen dem beschriebenen Winkel β1 51 und dem Winkel β2 52 der Mittellinie 60 eines Querschnitts des Strebenflügels 3 an seiner Abströmkante 47 gegenüber einer Parallelen 53 zur Ventilatorachse nahe 0° oder betragsmäßig allenfalls gering: |β2- β1| < 8°.
In 6a ist in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene durch die Achse eine weitere Ausführungsform einer tragender Nachleiteinheit 1 dargestellt, wobei im Bereich des Diffusors 10 Entformkeile 55 zur einfacheren Entformung ausgeführt sind. Diese sind im Detail in 6b noch deutlicher dargestellt. Diese Entformkeile 55 stellen eine Modifikation der „optimalen“ Kontur des Gehäuses 2 dar, wie sie anhand des Ausführungsbeispiels gemäß 4c erläutert war. Sie sind im Wesentlichen ein Materialauftrag bzw. eine Materialverschiebung ausgehend von einer „idealen“ Rotationskörperkontur des Gehäuses 2 im Bereich des Diffusors 10 nach innen hin zur Achse, und zwar in einem lokalen Bereich zuströmseitig der Strebenflügel 3. Sie dienen zu einer einfacheren Entformbarkeit einer vorteilhaft einteilig in Guss gefertigten tragenden Nachleiteinheit 1 und schaffen die Möglichkeit, eine einfachere Werkzeugtechnologie als anhand des Ausführungsbeispiels gemäß 4c beschrieben einzusetzen. Allerdings können die Enformkeile 55 im Betrieb zu Nachteilen hinsichtlich des statischen Wirkungsgrades und der Lärmerzeugung führen.
Bei der in 6a und 6b gezeigten Ausführungsform der tragenden Nachleiteinheit 1 weist der abströmseitige Rand 12 des Zwischenrings 5 keine gewellte, gezackte o.ä. Kontur auf, sondern hat eine eher ebene Kreiskontur. Um allerdings ein Berührschutzgitter axial innerhalb der tragenden Nachleiteinheit 1 ohne axialen Überstand anbringen zu können, ist der abströmseitige Rand 12 des Zwischenrings 5 axial nach innen gegenüber dem axial abströmseitigen Rand im Bereich des Gehäuses 2 zurückversetzt.
Die 7a und 7b zeigen jeweils in ebener axialer Draufsicht, von der Abströmseite her gesehen, einen Ventilator 57 mit einer weiteren Ausführungsform einer tragenden Nachleiteinheit 1, wobei mittels einer Strömungssimulation gewonnene Verläufe von Strömungsstörungen 56 im Nachlauf des Laufrads 19 an zwei verschiedenen Ebenen senkrecht zur Achse stromab der Laufradflügelhinterkanten 39 eingezeichnet sind.
Bei 7a sind diese Störungen 56 auf einer Ebene unmittelbar an, wenige Millimeter stromab der Hinterkanten 39 der Flügel 22 des Laufrads 19 eingezeichnet. Diese Störungen 56 werden vom Laufrad erzeugt und haben deshalb einen radialen Verlauf, der dem radialen Verlauf der Laufradflügel 22 insbesondere an deren Hinterkante 39 sehr ähnelt.
Bei 7b sind diese Störungen 56 weiter stromab auf einer Ebene unmittelbar an, wenige Millimeter stromauf der Strebenflügel 3 bzw. deren Zuströmkanten 46 eingezeichnet. Auch auf dieser Ebene ähnelt der radiale Verlauf der Störungen 56 dem radialen Verlauf der Hinterkanten 56, wenngleich aufgrund der Umfangskomponente der Strömung etwas im Umfangsrichtung versetzt und außerdem etwas abgeschwächt, was dem relativ großen Abstand der Vorderkanten 46 der Strebenflügel 3 zu den Hinterkanten 39 der Laufradflügel 22 geschuldet ist.
Wichtig für eine niedrige Lärmenstehung ist gemäß den Erkenntnissen, die der vorliegenden Technologie zugrunde liegen, jedenfalls, dass diese Störungen möglichst nicht parallel zu den Vorderkanten 46 der Strebenflügel 3 auftreffen und somit in Radialrichtung nicht simultan über die gesamte radiale Erstreckung auf die Vorderkanten 46 der Strebenflügel 3 auftreffen. Dies wird anhand der gemäß 2b beschriebenen Verhältnisse erreicht, da sich die Strömungsstörungen 56, im Schnitt auf Darstellungsebenen senkrecht zur Ventilatorachse, näherungsweise parallel zum radialen Verlauf der Hinterkanten 39 der Flügel 22 des Laufrads 19 stromab zu den Strebenflügeln 3 und ihren Vorderkanten 46 hin bewegen. Zusätzlich hilft der anhand 4b beschrieben große Abstand zwischen Vorderkanten 46 der Strebenflügel 3 und den Abströmkanten 39 der Laufradflügel 22, dass die Strömungsstörungen 56 in ihrer Intensität bis zum Auftreffen auf die Strebenflügel 3 abgeschwächt sind.
Bezugszeichenliste

1: Tragende Nachleiteinheit
2: Gehäuse der Nachleiteinheit
3: Strebenflügel
3a: Strebenflügel mit Befestigunsvorkehrung für Kabel
4: Nabenring, innerer Ring der Nachleiteinheit
5: Zwischenring der Nachleiteinheit bzw. des Diffusors
6: äußerer Durchströmbereich
7: innerer Durchströmbereich
8: Aufnahmebereich innerhalb des Nabenrings
9: Einlaufdüse
10: äußere Diffusorwand
11: inneres Leitelement, Leitflügel
12: Abströmkante des Zwischenrings
13: Zuströmkante eines inneren Leitelementes
14: Abströmkante eines inneren Leitelementes
15: axial fluchtender Teil eines inneren Leitelementes
16: angestellter Teil eines Leitelementes
17: nicht vergeben
18: Befestigungsvorkehrung im Aufnahmebereich
19: Laufrad
20: Zuströmseitige Befestigungsvorkehrung der Nachleiteinheit an übergeordnetem System
21: Abströmseitige Befestigungsvorkehrung der Nachleiteinheit an übergeordnetem
22: System Flügel des Laufrads
23: zuströmseitiger Rand des Zwischenrings der Nachleiteinheit
24: Verlauf des Strebenflügels als Linie projiziert auf eine Ebene senkrecht zur Ventilatorachse
25: Befestigungsvorkehrung für Schutzgitter abströmseitig
26: Verlauf des Laufradflügels als Linie projiziert auf eine Ebene senkrecht zur Ventilatorachse
27: Winkel γ zwischen Strebenflügelverlauf und Laufradflügelverlauf, in Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Ventilatorachse gesehen
28: Winkel δ zwischen Strebenflügelverlauf und Radialstrahlverlauf, in Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Ventilatorachse gesehen
29: Bereich für ein Laufrad
30: Befestigungsvorkehrung für Motor am Laufrad
31: Radialstrahl von der Ventilatorachse aus
32: Drehrichtung des Laufrads
33: nicht vergeben
34: Motor
35: Rotor des Motors
36: Stator des Motors
37: Nabenhaube
38: Winglets der Laufradflügel
39: Abströmkante der Laufradflügel
40: Axialer Abstand a Laufradflügel Hinterkante-Strebenflügel Vorderkante
41: Axiale Erstreckung b der Strebenflügel
42: Einseitiger Öffnungswinkel α des Diffusors
43: Erstreckung e der Nachleiteinheit quer zur Ventilatorachse
44: Innerer Durchmesser Di des Gehäuses der Nachleiteinrichtung im Bereich des Laufrads
45: Äußerer Durchmesser Da am äußeren Beginn der Krümmung der Einlaufdüse 9
46: Zuströmkante Strebenflügel
47: Abströmkante Strebenflügel
48: Hinterschneidungsbereich Strebenflügel
49: Hinterschneidungsbereich Diffusorwand
50: Kabeldurchgang im Bereich der Diffusorwand der Nachleiteinrichtung
51: Zuströmwinkel β1 des Strebenflügels
52: Abströmwinkel β2 des Strebenflügels
53: Parallele zur Ventilatorachse
54: Dicke t des Strebenflügels
55: Entformkeil / Entformbereich am Gehäuse im Bereich der Diffusorwand
56: Strömungsstörung im Nachlauf der Laufradflügel
57: Ventilator, Axialventilator
58: Versteifungsrippen im Aufnahmebereich für den Motor
59: Befestigungsflansch für Motor
60: Mittellinie eines Querschnitts durch einen Strebenflügel

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

WO 2020015792 A1 [0002, 0005]

Claims

Nachleiteinrichtung für einen Ventilator, der zumindest ein Laufradflügel umfassendes Laufrad aufweist, mit einem äußeren Gehäuse und mindestens einem Nachleitrad mit inneren Leitflügeln, wobei das Nachleitrad einen Zwischenring hat, der mittels mindestens drei über den Umfang verteilten Strebenflügeln vorzugsweise konzentrisch im/am Gehäuse gehalten ist.
Nachleiteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Strebenflügel geringer ist als die Anzahl der inneren Leitflügel, wobei vorzugsweise weniger Strebenflügel als die Hälfte der inneren Leitflügel, insbesondere weniger als 9 Strebenflügel, vorgesehen sind.
Nachleiteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebenflügel im Vergleich zu den inneren Leitflügeln dicker ausgeführt sind.
Nachleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebenflügel im Verhältnis zu ihrer axialen Erstreckung eine relativ große Dicke haben, insbesondere größer 20% ihrer axialen Erstreckung.
Nachleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebenflügel im Vergleich zu den inneren Leitflügeln eine geringere strömungstechnisch wirksame Fläche haben.
Nachleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebenflügel gegenüber einem gedachten Radialstrahl derart schräggestellt sind, dass sie gegenüber der Flügelhinterkante der Laufradflügel eine starke Schrägstellung haben.
Nachleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebenflügel im Querschnitt an Zylindermänteln koaxial zur Ventilatorachse gesehen gegenüber der Ventilatorachse angestellt sind, aber keine oder nur eine geringe Strömungsumlenkung bewirken.
Nachleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebenflügel im Profilschnitt gesehen, beispielsweise im Schnitt an einem Zylindermantel koaxial zur Ventilatorachse, derart dimensioniert, angestellt und ausgerichtet sind, dass sie einer drallbehafteten Strömung, die aus dem Laufrad des Ventilators austritt, einen möglichst geringen Strömungswiderstand entgegensetzen, wobei an den Strebenflügeln keine oder allenfalls eine geringe Strömungsumlenkung stattfindet.
Nachleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkanten der Strebenflügel einen relativ großen Abstand zu den Hinterkanten der Laufradflügel haben, vorzugsweise in Axialrichtung größer als die axiale Erstreckung der Strebenflügel.
Nachleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebenflügel am äußeren Gehäuse im Bereich eines Diffusors oder Diffusorbereichs befestigt bzw. ausgebildet sind, vorzugsweise entfernt von einem Diffusoreintritt.
Nachleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise in das Nachleitrad integrierte Kühlstruktur, wobei das Nachleitrad einstückig ausgebildet sein kann.
Nachleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise einteilige Fertigung der wesentlichen oder aller Bestandteile aus Guss oder spritzgießtechnisch aus Kunststoff, vorzugsweise aus faserverstärktem thermoplastischem Kunststoff.
Nachleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine tragende Funktion.
Ventilator, insbesondere Axial-, Radial-, oder Diagonalventilator, mit einer im Strömungsbereich dem Ventilator nachgeordneten Nachleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.