DE112017000866T5

DE112017000866T5 - Zentrifugalgebläserad für HLKK-Anwendungen

Info

Publication number: DE112017000866T5
Application number: DE112017000866.2T
Authority: DE
Inventors: Sahand Pirouzpanah; Sylvia (Yuan) Feng; Paul Selking; Shirish Vatkar; Joseph Henry; Rajavel Balaguru
Original assignee: Regal Beloit America Inc
Current assignee: Regal Beloit America Inc
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2018-11-22
Also published as: WO2017143046A1; CN109219703B; US20170234323A1; US10030667B2; CN109219703A

Abstract

Ein vorwärts gekrümmtes Gebläserad weist Ventilatorschaufeln auf, die relativ kleine Vorderkanten-Schaufelwinkel und relativ lange Profilmittellinien aufweisen. Das Gebläserad umfasst außerdem Vorderkantenkerben neben seinem Gebläseradeinlass. Die Vorderkantenkerben eliminieren das Schwingen, das bei solchen Schaufeln auftreten würde, wenn solche Kerben nicht vorhanden wären.

Description

Querverweis auf verwandte Patentanmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der US-Anmeldungsnummer 15/046,129, eingereicht am 17. Februar 2016, die hier durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen zentrifugale Ventilatoren/Gebläseräder des Typs, der in HLKK-Anlagen (Heizung/Lüftung/Klima/Kälte) verwendet wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung vorwärts gekrümmte Zentrifugalgebläseräder mit einer einzigartigen Ventilatorschaufelkonfiguration, die einen verbesserten Wirkungsgrad gegenüber Gebläserädern nach dem Stand der Technik bereitstellt.
Allgemeiner Hintergrund
Zentrifugalgebläseräder (manchmal auch „Käfigläufer“-Gebläse oder - Ventilatoren genannt) werden häufig in HLKK-Anlagen zur Erzeugung von Luftstrom verwendet. Solche Gebläseräder sind typischerweise aus Kunststoff oder Metall geformt und umfassen eine Vielzahl von Ventilatorschaufeln, die in Umfangsrichtung um die Rotationsachse des Ventilators beabstandet sind. In den meisten Fällen sind die gegenüberliegenden Enden der Ventilatorschaufeln durch einen Ring, eine Scheibe, eine Platte oder eine andere Form von Teiler oder Endstück aneinander befestigt. Beispiele hierfür beinhalten die Gebläseräder der Offenbarung in U.S. Pat. Nr. 8,881,396 und 5,988,979 .
Zentrifugalgebläseräder arbeiten, indem sie Luft oder anderes Gas parallel zur Rotationsachse axial in das Gebläserad saugen und über die auf die Luft oder das Gas zwischen den Ventilatorschaufeln wirkende Zentrifugalkraft durch die Ventilatorschaufeln ausstoßen. Einige Gebläseräder sind an beiden axialen Enden offen und so konfiguriert, dass sie Luft oder Gas von ihren beiden axialen Seiten in das Gebläserad saugen. Diese werden hier als Doppeleinlass-Gebläseräder bezeichnet. Andere Gebläseräder sind so konfiguriert, dass sie nur von einer ihrer axialen Seiten Luft ansaugen (hier als Einzeleinlass-Gebläseräder bezeichnet). Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf beide Typen von Gebläserädern.
Eine komplette Gebläseeinheit kann einen Antriebsmotor umfassen, der teilweise oder vollständig innerhalb des Gebläserades oder vollständig außerhalb des Gebläserades positioniert ist. Ferner können Gebläseräder vorwärts gekrümmte, rückwärts gekrümmte oder gerade Radialventilatorschaufeln umfassen. Die Profilmittellinien der Ventilatorschaufeln eines vorwärts gekrümmten Gebläserades krümmen sich in Richtung der Gebläseraddrehung, während sie sich radial nach außen erstrecken. Im Gegensatz dazu krümmen sich rückwärts gekrümmte Schaufeln in die entgegengesetzte Richtung, während sie sich radial nach außen erstrecken. Einige Ventilatorschaufeln variieren in der Dicke, während sie sich radial nach außen erstrecken. Andere Ventilatorschaufeln (insbesondere solche, die aus Metallblech geformt sind) haben eine gleichmäßige Dicke von der Vorderbis zur Hinterkante. Unabhängig davon definieren die Profilmittellinien der Ventilatorschaufeln eines Gebläserades, ob das Gebläserad vorwärts gekrümmte, rückwärts gekrümmte oder gerade Radialventilatorschaufeln hat. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf alle Typen von Gebläseventilatoren, die vorwärts gekrümmte Gebläseräder aufweisen.
Vor der vorliegenden Erfindung war allgemein bekannt, dass die Reduzierung des Vorderkanten-Schaufelwinkels der Ventilatorschaufeln eines vorwärts gekrümmten Gebläserades effizienter sein sollte. Es war auch schon vor der vorliegenden Erfindung bekannt, dass die Reduzierung des Vorderkanten-Schaufelwinkels der Ventilatorschaufeln größere Sehnenlängen der Schaufeln erforderte, und dass, um ein solches Gebläserad vor Schwingungen und mangelhaftem Betrieb zu bewahren, wozu Gebläseräder, die einen niedrigen Vorderkanten-Schaufelwinkel aufweisen, stark tendierten, der Einlassring des Gebläsegehäuses verkleinert werden musste. Der kleinere Einlassring der Gebläsegehäuse gleicht dann einen möglichen Effizienzgewinn aus.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung überwindet die vermeintlichen Nachteile der Konfiguration eines Gebläserades mit längerer Sehnenlänge der Ventilatorschaufeln, die einen reduzierten Vorderkanten-Schaufelwinkel aufweisen. Durch Hinzufügen von Kerben in den Vorderkanten solcher Schaufeln neben dem(den) Gebläseradeinlass(einlässen) kann ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden. Dies liegt daran, dass selbst relativ kleine Kerben an solchen Ventilatorschaufeln eines Gebläserades neben dem Gebläseradeinlass ein einzigartig hocheffizientes Gebläserad schaffen, das nicht unter Schwingungen leidet, und auf Gebläseaggregate, die voll dimensionierte und sogar überdimensionierte Gehäuseeinlassringe aufweisen, angewendet werden kann.
In einem Aspekt der Erfindung umfasst ein vorwärts gekrümmtes Gebläserad einen Teiler oder ein Endstück und eine Vielzahl von Ventilatorschaufeln, die in Umfangsrichtung um eine Ventilatorachse beabstandet sind. Das Gebläserad hat einen Gebläseradeinlass, der durch die Ventilatorschaufeln definiert wird. Jede der Ventilatorschaufeln hat eine Vorderkante, eine Hinterkante und eine Profilmittellinie. Die Profilmittellinie erstreckt sich von der Vorderkante zu der Hinterkante. Die Vorderkanten der Ventilatorschaufeln definieren zusammen einen Innendurchmesser des Gebläserads und die Hinterkanten der Ventilatorschaufeln definieren einen Außendurchmesser des Gebläserads. Die Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln hat einen Schaufelwinkel, der zunimmt, wenn sich die Profilmittellinie von der Vorderkante bis zur Hinterkante der jeweiligen Ventilatorschaufel erstreckt. Die Vorderkante jeder der Ventilatorschaufeln ist ein Abstand von der Hinterkante der Ventilatorschaufeln. Dieser Abstand bildet eine Sehnenlänge. Der Schaufelwinkel der Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln beträgt höchstens siebenundsiebzig und zumindest dreißig Grad an der Vorderkante der jeweiligen Ventilatorschaufel. Der Innendurchmesser, der Gebläseradeinlass und der Teiler oder das Endstück begrenzen einen inneren Hohlraum des Gebläserads. Der innere Hohlraum hat eine axiale Breite. Ein Großteil der Ventilatorschaufeln umfasst jeweils eine erste Vorderkantenkerbe neben dem Gebläseradeinlass. Die erste Vorderkantenkerbe hat einen Bereich, der größer als das 0,045- und kleiner als das 0,64-fache des Quadrats der Sehnenlänge in einem Abstand gleich 25 Prozent der axialen Breite des inneren Hohlraums von dem Gebläseradeinlass ist.
In einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein vorwärts gekrümmtes Gebläserad einen Teiler oder ein Endstück und eine Vielzahl von Ventilatorschaufeln, die in Umfangsrichtung um eine Ventilatorachse beabstandet sind. Das Gebläserad hat einen Gebläseradeinlass, der durch die Ventilatorschaufeln definiert wird. Jede der Ventilatorschaufeln hat eine Vorderkante, eine Hinterkante und eine Profilmittellinie. Die Profilmittellinie erstreckt sich von der Vorderkante zu der Hinterkante. Die Vorderkanten der Ventilatorschaufeln definieren einen Innendurchmesser (ID) des Gebläserads und die Hinterkanten der Ventilatorschaufeln definieren einen Außendurchmesser (OD) des Gebläserads. Die Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln hat einen Schaufelwinkel (a, Grad), der zunimmt, wenn sich die Profilmittellinie von der Vorderkante bis zur Hinterkante der jeweiligen Ventilatorschaufel erstreckt. Der Schaufelwinkel der Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln beträgt höchstens siebenundsiebzig und zumindest dreißig Grad an der Vorderkante der jeweiligen Ventilatorschaufel. Die Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln hat eine erste und zweite Region. Die erste Region liegt zwischen der zweiten Region und der Vorderkante der jeweiligen Ventilatorschaufel. Der Schaufelwinkel nimmt mit zunehmender Rate in der ersten Region der Profilmittellinie zu, da sich die Profilmittellinie von der Vorderkante weg erstreckt. Der Schaufelwinkel nimmt mit abnehmender Rate in der zweiten Region zu, da sich die Profilmittellinie von der Vorderkante weg erstreckt. Die erste Region liegt zwischen der zweiten Region und der Vorderkante der jeweiligen Ventilatorschaufel. Die Vorderkante jeder Ventilatorschaufel ist ein Abstand von der Hinterkante der Ventilatorschaufel. Dieser Abstand bildet eine Sehnenlänge (C). Der Innendurchmesser, der Gebläseradeinlass und der Teiler oder das Endstück begrenzen einen inneren Hohlraum des Gebläserads. Der innere Hohlraum hat eine axiale Breite. Die Ventilatorschaufeln sind vorzugsweise so konfiguriert: $0 < \frac{[90 - α (an Vorderkante)] . [C (i n) - 1.09] . I D (i n)}{α (a n H i n t e r k a n t e) . O D (i n)} < 4,$
Der Außendurchmesser ist kleiner als zwölf Zoll. Das Produkt aus der Anzahl der Ventilatorschaufeln multipliziert mit der Sehnenlänge ist größer oder gleich dem Produkt aus pi multipliziert mit dem Außendurchmesser und kleiner oder gleich dem zweifachen Produkt aus pi multipliziert mit dem Außendurchmesser. Ein Großteil der Ventilatorschaufeln umfasst jeweils eine erste Vorderkantenkerbe neben dem Gebläseradeinlass. Die erste Vorderkantenkerbe hat einen Bereich, der größer als das 0,045- und kleiner als das 0,64-fache des Quadrats der Sehnenlänge in einem Abstand gleich 25 Prozent der axialen Breite des inneren Hohlraums von dem Gebläseradeinlass ist.
In noch einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein vorwärts gekrümmtes Gebläserad ein Teilerstück und einen ersten Satz einer Vielzahl von Ventilatorschaufeln, die in Umfangsrichtung um eine Ventilatorachse beabstandet sind. Das Gebläserad hat einen ersten Gebläseradeinlass, der durch den ersten Satz von Ventilatorschaufeln definiert ist. Jede der Ventilatorschaufeln des ersten Satzes von Ventilatorschaufeln hat eine Vorderkante und eine Hinterkante. Die Vorderkanten der Ventilatorschaufeln des ersten Satzes von Ventilatorschaufeln definieren einen ersten Innendurchmesser des Gebläserads und die Hinterkanten der Ventilatorschaufeln definieren einen Außendurchmesser des Gebläserads. Die Vorderkante jeder der Ventilatorschaufeln des ersten Satzes von Ventilatorschaufeln sind ein Abstand von der Hinterkante der Ventilatorschaufel. Dieser Abstand bildet eine erste Sehnenlänge. Der erste Innendurchmesser, der erste Gebläseradeinlass und das Teilerstück begrenzen einen ersten inneren Hohlraum des Gebläserads. Der erste innere Hohlraum hat eine erste axiale Breite. Ein Großteil der Ventilatorschaufeln des ersten Satzes von Ventilatorschaufeln umfasst jeweils eine erste Vorderkantenkerbe neben dem ersten Gebläseradeinlass. Die erste Vorderkantenkerbe hat einen Bereich, der größer als das 0,045- und kleiner als das 0,64-fache des Quadrats der ersten Sehnenlänge in einem Abstand gleich 25 Prozent der ersten axialen Breite des ersten inneren Hohlraums von dem Gebläseradeinlass ist. Das Gebläserad umfasst einen zweiten Satz einer Vielzahl von Ventilatorschaufeln, die in Umfangsrichtung um die Ventilatorachse beabstandet sind. Der zweite Satz von Ventilatorschaufeln liegt axial neben dem ersten Satz von Ventilatorschaufeln und der erste und zweite Satz von Ventilatorschaufeln sind die einzigen Ventilatorschaufeln des Gebläserades. Das Gebläserad umfasst einen zweiten Gebläseradeinlass, der durch den zweiten Satz von Ventilatorschaufeln definiert wird. Jede der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln hat eine Vorderkante und Hinterkante. Die Vorderkanten der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln definieren einen zweiten Innendurchmesser des Gebläserades, der größer als der erste Innendurchmesser ist. Die Hinterkanten der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln definieren einen Außendurchmesser, der gleich dem Außendurchmesser ist, der durch den ersten Satz von Ventilatorschaufeln definiert ist. Die Anzahl der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln ist größer als die Anzahl der Ventilatorschaufeln des ersten Satzes von Ventilatorschaufeln.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie die Funktionsweise der Erfindung werden nachstehend detailliert mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Figurenliste

1 stellt eine perspektivische Ansicht einer Doppeleinlass-Gebläseventilatoreinheit, die einen Radialmotor umfasst, dar.
2 stellt eine perspektivische Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Gebläseventilatoreinheit dar.
3 stellt eine perspektivische Ansicht einer Doppeleinlass-Gebläseventilatoreinheit, die einen Axialmotor umfasst, dar.
4 stellt eine perspektivische Querschnittsansicht der in 3 gezeigten Gebläseventilatoreinheit dar.
5 stellt eine perspektivische Ansicht einer einfach einströmenden Gebläseventilatoreinheit, die einen Radialmotor umfasst, dar.
6 stellt eine perspektivische Querschnittsansicht der in 5 gezeigten Gebläseventilatoreinheit dar.
7 stellt einen Querschnitt eines Gebläserades nach dem Stand der Technik dar, das einen konstanten Ventilatorschaufelradius aufweist und um eine Ebene senkrecht zu seiner Drehachse verläuft.
8 stellt einen Querschnitt eines Gebläserades nach dem Stand der Technik dar, das einen Verbundradius der Ventilatorschaufeln aufweist und um eine Ebene senkrecht zu seiner Drehachse verläuft.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines einteiligen symmetrischen Gebläserades gemäß der Erfindung.
10 stellt einen Querschnitt des in 9 gezeigten Gebläserades dar, das um eine Ebene senkrecht zu seiner Drehachse verläuft.
11 ist eine Seitenansicht des in den 9 und 10 gezeigten Gebläserades.
12 ist ein Querschnitt des in den 9-10 gezeigten Gebläserades, das um eine Linie A-A, wie in 11 gezeigt, verläuft.
13 ist eine detaillierte Ansicht eines Abschnitts der Querschnittsansicht von 10.
14 zeigt verschiedene Konfigurationen von vorderen Kerben, die gemäß der Erfindung an den Ventilatorschaufeln der Gebläseräder bereitgestellt werden.
15 ist ein Schaubild des Schaufelwinkels der Gebläseräder als Funktion des Abstands entlang der Profilmittellinie von der Vorderkante für die in den 7 und 8 gezeigten Gebläseräder nach dem Stand der Technik und für das in den 9-13 gezeigte Gebläserad.
16 ist ein ähnliches Schaubild des Schaufelwinkels, jedoch als Funktion des Verhältnisses des Abstands entlang der Profilmittellinie von der Vorderkante zu der Gesamtlänge der Profilmittellinie.
17 stellt mehrere Ansichten eines einteiligen symmetrischen Gebläserades gemäß der Erfindung dar.
18 stellt mehrere Ansichten eines zweiteiligen symmetrischen Gebläserades gemäß der Erfindung dar.
19 stellt mehrere Ansichten eines zweiteiligen symmetrischen Gebläserades gemäß der Erfindung dar.
20 stellt eine auseinandergezogene Einheitsperspektivenansicht eines zweiteiligen asymmetrischen Gebläserades mit einem Axialmotor zwischen den beiden Gebläseradteilen dar.

Bezugszeichen in der schriftlichen Beschreibung und in den Zeichenfiguren zeigen entsprechende Gegenstände an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die 1 bis 6 stellen mehrere verschiedene Typen von Gebläseventilatoreinheiten mit vorwärts gekrümmten Gebläserädern 50 gemäß der Erfindung dar. Die 1 und 2 stellen eine Gebläseeinheit 52 dar, die einen Radialmotor 54 für den Drehantrieb eines Doppeleinlass-Gebläserades 50 in einem Doppeleinlass- Gebläsegehäuse 56 umfasst. Der Radialmotor 54 erstreckt sich nur teilweise in das Gebläserad 50. Die 3 und 4 stellen eine Gebläseeinheit 58 dar, die einen Axialmotor 60 für den Drehantrieb eines Doppeleinlass-Gebläserades 50 in einem Doppeleinlass-Gebläsegehäuse 56 umfasst. Der Axialmotor 60 erstreckt sich nur teilweise in das Gebläserad 50. Die 5 und 6 stellen eine Gebläseeinheit 62 dar, die einen Radialmotor 54 für den Drehantrieb eines Gebläserades 50 in einem Einzeleinlass-Gebläsegehäuse 64 umfasst. Wie weiter unten genauer erklärt, haben die Gebläsegehäuseeinlässe 66 der Gebläsegehäuse 56, 64 vorzugsweise einen Innendurchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser, der durch die Ventilatorschaufeln der Gebläseräder 50 definiert ist. Obwohl die 1-6 unterschiedliche Typen von Gebläseeinheiten darstellen, ist zu beachten, dass Gebläseräder gemäß dieser Erfindung Vorteile gegenüber anderen Gebläserädern nach dem Stand der Technik in vielen Typen von Gebläseeinheiten haben, auch wenn sich der oder die Gebläseradeinlässe des Gebläserades nicht innerhalb eines Gebläsegehäuses befinden. Die 1-6 stellen lediglich beispielhafte Gebläseeinheiten dar, in denen Gebläseräder gemäß der Erfindung verwendet werden können.
10 stellt eine Querschnittsansicht eines vorwärts gekrümmten Gebläserades 50 gemäß der Erfindung dar. Im Allgemeinen umfasst ein solches Gebläserad 50 eine Vielzahl von Ventilatorschaufeln 70, die in Umfangsrichtung um die Drehachse des Gebläserades beabstandet sind und mit zumindest einem Teiler oder Endstück 72 verbunden sind. Der Teiler oder das Endstück 72 kann ein Axialmotor, eine Platte, ein Speichenrad oder ein anderes Stück sein, das einen Motor so in Wirkverbindung mit den Ventilatorschaufeln 70 bringt, dass der Motor in der Lage ist, die Ventilatorschaufeln um die Achse des Gebläserades 50 zu drehen. Doppeleinlass-Gebläseeinheiten 52 (wie in den 1-4 gezeigt) umfassen normalerweise einen Teiler 72, der irgendwo zwischen den gegenüberliegenden axialen Enden des Gebläserades 50 positioniert ist. Einzeleinlass-Gebläseeinheiten 52 (wie in den 5 und 6 gezeigt) umfassen normalerweise ein Endstück 72, das an einem axialen Ende des Gebläserades 50 positioniert ist.
Die hier verwendete allgemeine Terminologie zur Beschreibung der Konfiguration einer Ventilatorschaufel 70 eines vorwärts gekrümmten Gebläserades 50 kann am besten mit Bezug auf die 10 und 13 verstanden werden. Jede Ventilatorschaufel 70 hat eine Vorderkante 74 und eine Hinterkante 76, wobei der Abstand dazwischen als Sehnenlänge 78 (hier als „C“ symbolisiert) der Ventilatorschaufel bekannt ist. Zwischen der Vorderkante 74 und der Hinterkante 76 der Ventilatorschaufel 70 krümmt sich die Ventilatorschaufel entlang einer nichtlinearen Bahn, die hier als „Profilmittellinie“ bezeichnet wird. Die Profilmittellinie hat einen Schaufelwinkel (hier als „α“ symbolisiert), der zwischen der Vorderkante 74 und der Hinterkante 76 der Ventilatorschaufel zunimmt. Der Schaufelwinkel einer Ventilatorschaufel 70 an einem beliebigen Punkt entlang ihrer Profilmittellinie ist der Winkel zwischen einer tangentialen Linie zur Profilmittellinie an diesem Punkt und einer Linie senkrecht zu einer Linie, die sowohl diesen Punkt als auch die Gebläseradachse schneidet. Die Buchstaben „a“ und „b“ in 10 repräsentieren den Winkel der Vorderkante bzw. der Hinterkante. Wie in 10 gezeigt, definieren die Vorderkanten 74 eines Satzes von Ventilatorschaufeln 70 eines Gebläserades 50 einen Innendurchmesser 78 (ID) des Gebläserades und die Hinterkanten definieren einen Außendurchmesser 80 (OD).
Im Gegensatz zu den in den 7 und 8 gezeigten konventionellen Gebläserädern haben die Gebläseräder 70 eines Gebläserades 50 gemäß der Erfindung eine längere Profilmittellinienlänge relativ zu dem Außendurchmesser 80 eines solchen Gebläserades. Dadurch weist das Gebläserad 50 ein Verhältnis von Innendurchmesser 78 zu Außendurchmesser 80 auf, das kleiner ist als üblich. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis des Innendurchmessers des Gebläserades 50 zum Außendurchmesser des Gebläserades höchstens 0,85. Allerdings wird dieses Verhältnis lediglich bevorzugt und nicht gefordert.
Die längere Profilmittellinienlänge erlaubt es, den Schaufelwinkel an der Vorderkante 74 jeder Ventilatorschaufel 70 relativ klein zu halten, ohne die Gesamtdruckerzeugungsfähigkeit der Ventilatorschaufel zu beeinträchtigen. Der reduzierte Schaufelwinkel an den Vorderkanten 74 der Ventilatorschaufel 76 verringert den Einfallswinkel der Luft, wenn die Luft in die Räume zwischen den Ventilatorschaufeln 70 eintritt, und verbessert zusammen mit anderen Aspekten der hier erläuterten Erfindung den Wirkungsgrad des Gebläserades 50. Vorzugsweise ist der Schaufelwinkel an der Vorderkante 74 jeder Ventilatorschaufel 70 zwischen dreißig und siebenundsiebzig Grad. Noch bevorzugter ist der Schaufelwinkel an der Vorderkante 74 jeder Ventilatorschaufel 70 zwischen vierzig und fünfundfünfzig Grad (mit einem Nennwert von 47 Grad für maximalen Wirkungsgrad). Für Gebläseräder 50, die einen Außendurchmesser zwischen acht und zwölf Zoll aufweisen, sind die Ventilatorschaufeln vorzugsweise so konfiguriert: $0 < \frac{[90 - α (an Vorderkante)] . [C (i n) - 1.09] . I D (i n)}{α (a n H i n t e r k a n t e) . O D (i n)} < 4$
Bei Gebläserädern, die einen Außendurchmesser im Bereich von zwölf bis fünfzehn Zoll aufweisen, sind die Ventilatorschaufeln vorzugsweise so konfiguriert: $0 < \frac{[90 - α (an Vorderkante)] . [C (i n) - 1.37] . I D (i n)}{α (a n H i n t e r k a n t e) . O D (i n)} < 4$
Wie in 15 grafisch gezeigt, nimmt der Schaufelwinkel der Ventilatorschaufel von der Vorderkante 74 jeder Ventilatorschaufel 70 vorzugsweise in einer ersten Region der Profilmittellinie bis zum Erreichen eines Wendepunktes 86 mit zunehmender Rate zu (in 15 repräsentiert „M“ den Abstand entlang der Profilmittellinie der Ventilatorschaufel von der Vorderkante der Ventilatorschaufel). Der Schaufelwinkel der Ventilatorschaufel 70 nimmt vorzugsweise in einer zweiten Region der Profilmittellinie, die sich vorzugsweise vom Wendepunkt 82 bis zur Hinterkante 76 der Ventilatorschaufel erstreckt, mit abnehmender Rate zu. 16 zeigt die Schaufelwinkeländerung in ähnlicher Weise, außer dass die x-Achse M über die Gesamtlänge der Profilmittellinie zeigt. Wie aus den 15 und 16 ersichtlich, liegt der Wendepunkt 86 vorzugsweise mehr als die Hälfte entlang der Profilmittellinie von der Vorderkante 74 zur Hinterkante 76. Bevorzugterweise liegt der Wendepunkt 86 zwischen dem 0,5- und 0,6-fachen der Länge der Profilmittellinie entlang der Profilmittellinie von der Vorderkante 74.
In Bezug auf 12 umfasst ein Gebläserad 50 gemäß der Erfindung zumindest einen Gebläseradeinlass 88 und zumindest einen inneren Hohlraum 90. Luft tritt axial durch den Gebläseradeinlass 88 in den inneren Hohlraum 90 ein und dreht sich schließlich radial zwischen den Ventilatorschaufeln 70 nach außen. Der innere Hohlraum 90 erstreckt sich axial vom Gebläseradeinlass 88 (der komplanar zu den axialen Enden der Ventilatorschaufeln 70 ist) zu einem Teiler oder Endstück 72. Die Breite des inneren Hohlraums 90 ist der Abstand zwischen dem jeweiligen Gebläseradeinlass 88 und dem Teiler oder Endstück 72 (gezeigt als Abmessung „W“ in 12). Bei Doppeleinlass-Gebläserädern kann das Teilerstück 72 mittig zwischen den axialen Enden des Gebläserades 50 positioniert sein oder auch nicht. Daher ist zu beachten, dass ein Gebläserad 50 einen ersten und einen zweiten inneren Hohlraum 90 mit ungleicher Breite aufweisen kann, und natürlich umfasst ein Einzeleinlass-Gebläserad 50 nur einen inneren Hohlraum 90.
Ein Gebläserad 50 gemäß der Erfindung umfasst auch Vorderkantenkerben 92 in den Ventilatorschaufeln 70 neben jedem Gebläseradeinlass 88. Vorzugsweise weisen alle Ventilatorschaufeln 70 oder zumindest ein Großteil der Ventilatorschaufeln eine Vorderkantenkerbe 92 auf. Wie in 14 gezeigt, kann die Vorderkantenkerbe 92 unterschiedliche Formen haben. Allerdings sind die Vorderkantenkerben 92 vorzugsweise rechteckig. Wie in 11 gezeigt, erstrecken sich die Vorderkerben 92 vorzugsweise dem Gebläseradeinlass 88 am nächsten bis zu einem als „Dn“ gezeigten Durchmesser radial nach außen. Vorzugsweise liegt das Verhältnis von Durchmesser Dn zum Außendurchmesser 80 des Gebläserades 50 zwischen 0,8 und 0,9. Jede Vorderkantenkerbe 92 hat einen Bereich, der größer als das 0,045- und kleiner als das 0,64-fache des Quadrats der Sehnenlänge in einem Abstand gleich 25 Prozent der axialen Breite des inneren Hohlraums 90 von dem Gebläseradeinlass 88 ist. Aus dem Vorangegangenen sollte verstanden und geschätzt werden, dass sich der gesamte Bereich der Vorderkantenkerbe 92 über fünfundzwanzig Prozent der axialen Breite des inneren Hohlraums 90 vom Gebläseradeinlass 88 hinaus erstrecken könnte, solange der Abschnitt der Kerbe innerhalb von fünfundzwanzig Prozent der axialen Breite des inneren Hohlraums vom Gebläseradeinlass einen Bereich hat, der größer als das 0,045- und kleiner als das 0,64-fache des Quadrats der Sehnenlänge ist. Vorzugsweise liegt die Vorderkantenkerbe 92 jedoch vollständig innerhalb von fünfundzwanzig Prozent der axialen Breite des inneren Hohlraums 90 vom Gebläseradeinlass 88.
Die Vorderkantenkerben 92, die an den Ventilatorschaufeln 50 neben dem (den) Gebläseradeinlass(einlässen) bereitgestellt sind, stellen einen signifikanten Beitrag zur Effizienz und Gesamtleistung der hier beschriebenen Gebläseräder dar, da sie die Gebläseräder stabilisieren und den Betrieb solcher Gebläseräder mit nicht reduziertem Durchmesser der Gebläsegehäuseeinlässen ermöglichen. Man wird zu schätzen wissen, dass der Luftstrom am Gebläseradeinlass größtenteils axial ist und keine nennenswerten radialen Komponenten hat. Bei Fehlen der Kerben würde eine solche Strömung zu unerwünschten Turbulenzen und sogar zu Schwingungen führen, da sie auf die hier beschriebenen langen Sehnenventilatorschaufeln trifft (insbesondere wenn die Ventilatorschaufeln einen niedrigen Vorderkantenwinkel aufweisen). Durch das Bereitstellen der Ventilatorschaufeln mit den Vorderkantenkerben neben dem Gebläseradeinlass treffen die Ventilatorschaufeln nicht auf einen solchen größtenteils axialen Luftstrom. Allerdings können, weiter vom Gebläseeinlass entfernt, wo die Strömung eine signifikante radiale Komponente hat, die Ventilatorschaufeln die Vorteile der niedrigen Vorderkantenwinkel voll ausnutzen. Diese Vorteile ermöglichen die Verwendung von Gebläserädern gemäß der Erfindung in Gebläsegehäusen, die einen oder mehrere Gebläsegehäuseeinlass(einlässe) mit größerem Durchmesser aufweisen, als dies möglich oder praktisch wäre, wenn den Ventilatorschaufeln die Vorderkantenkerben fehlen würden. Zum Beispiel ermöglicht die Erfindung die Verwendung solcher Gebläseräder in Gebläseeinheiten, wobei der Durchmesser eines Gehäuseeinlasses im Quadrat geteilt durch den Innendurchmesser des Gebläserades im Quadrat größer als 1,05 ist.
Das in den 9-13 gezeigte Gebläserad 50 ist ein einteiliges symmetrisches Gebläserad, das für die Verwendung in einer Doppeleinlass-Gebläseeinheit konfiguriert ist. Seine Ventilatorschaufeln 70 erstrecken sich über die gesamte Breite des Gebläserades 50 und das Gebläserad umfasst ein mittig positioniertes Teilerstück 72. Somit umfasst das in den 9-13 gezeigte Gebläserad 50 zwei Gebläseradeinlässe 88, zwei innere Hohlräume 90 und einen einzigen Satz Ventilatorschaufeln 70. Vorderkantenkerben 92 sind an den Ventilatorschaufeln 70 neben den beiden Gebläseradeinlässen 88 bereitgestellt.
Ein einteiliges asymmetrisches Gebläserad 50 gemäß der Erfindung, die für die Verwendung in einer Doppeleinlass-Gebläseeinheit konfiguriert ist, ist in 17 gezeigt. Im Unterschied zum einteiligen symmetrischen Gebläserad der 9-13 umfasst das einteilige asymmetrische Gebläserad, wie in 17 gezeigt, zwei Sätze von Ventilatorschaufeln, die axial nebeneinanderliegen und mit einem Teilerstück verbunden sind. Durch das Aufweisen zweier Sätze von Ventilatorschaufeln kann der Satz von Ventilatorschaufeln, der einen der inneren Hohlräume des Gebläserades umgibt, eine andere Konfiguration der Ventilatorschaufeln aufweisen als der andere Satz von Ventilatorschaufeln. Spezifischer kann ein Satz von Ventilatorschaufeln einen kleineren Innendurchmesser (und damit einen kleineren Durchmesser des jeweiligen inneren Hohlraums) definieren als der andere Satz von Ventilatorschaufeln. Dies kann den Wirkungsgrad des Gebläses in Situationen verbessern, in denen ein Gebläsemotor oder die Struktur, die einen Motor mit der Trägerstruktur (z. B. mit dem Gebläsegehäuse) verbindet, den innersten Durchmesser der Ventilatorschaufeln auf einer axialen Seite eines Doppeleinlass-Gebläserades begrenzt. Dies kann auch den Wirkungsgrad des Gebläses in Situationen verbessern, in denen die an einer der gegenüberliegenden axialen Seiten des Gebläserades bereitgestellte Luftströmung stromaufwärts (z. B. durch das Gebläsegehäuse) im Vergleich zur bereitgestellten Luftströmung an der anderen Seite des Gebläserades begrenzt ist.
Ein zweiteiliges symmetrisches Gebläserad gemäß der Erfindung ist in 18 gezeigt und ein zweiteiliges asymmetrisches Gebläserad gemäß der Erfindung ist in den 19 und 20 gezeigt. Beide Gebläseräder sind in ihrer Funktion den oben beschriebenen einteiligen symmetrischen bzw. einteiligen asymmetrischen Gebläserädern ähnlich. Wie in der auseinandergezogenen Ansicht von 20 gezeigt, sind die beiden Gebläseradteile 94 solcher Gebläseräder besonders nützlich in Verbindung mit Gebläserädern, die einen vollständig innenliegenden Axialmotor aufweisen. Mit solchen Gebläserädern kann der Axialmotor zwischen den beiden Gebläseradteilen 94 eingeschoben werden, wodurch es ermöglicht wird, die beiden Gebläseradteilen 94 mit inneren Hohlräumen zu konfigurieren, die einen kleineren Durchmesser als den des Gebläsemotors aufweisen. Dies kann bei Gebläseeinheiten, die Axialmotoren in einem Gebläserad aufweisen, einen höheren Gebläseradwirkungsgrad bereitstellen.
Unabhängig davon, ob ein Gebläserad gemäß der Erfindung einen oder zwei Sätze Schaufeln hat oder ob zwei Sätze Schaufeln eines Gebläserades so konfiguriert sind, dass sie identische Innendurchmesser definieren, hat jeder Satz von Ventilatorschaufeln vorzugsweise eine Festigkeit, die in einer Spanne von 1,0 bis 2,0 liegt. Die Festigkeit eines Gebläserades ist definiert als die Sehnenlänge der Ventilatorschaufeln eines Satzes von Ventilatorschaufeln multipliziert mit der Anzahl der Ventilatorschaufeln dieses Satzes, geteilt durch das Produkt aus dem Außendurchmesser des Satzes von Ventilatorschaufeln multipliziert mit pi. Noch bevorzugter ist, dass die Festigkeit eines bestimmten Satzes von Ventilatorschaufeln in der Spanne von 1,25 bis 1,75 liegt. Daher ist zu schätzen, dass bei asymmetrischen Doppeleinlass-Gebläserädern, die Sätze von Ventilatorschaufeln mit deutlich unterschiedlichen Innendurchmessern aufweisen, die Anzahl der Ventilatorschaufeln eines Satzes von Ventilatorschaufeln vorzugsweise anders ist als die Anzahl der Ventilatorschaufeln des anderen Satzes, um die gewünschte Festigkeit für jeden der Sätze von Ventilatorschaufeln zu erreichen.
Angesichts des Vorangegangenen ist zu schätzen, dass die Erfindung mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik hat.
Da unterschiedliche Modifikationen an den hier beschriebenen und illustrierten Konstruktionen und Verfahren vorgenommen werden können, ohne vom Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen, ist beabsichtigt, dass alle in der vorangehenden Beschreibung enthaltenen oder in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Sachverhalte als illustrativ und nicht als einschränkend zu interpretieren sind. Folglich sollten die Breite und der Umfang der vorliegenden Erfindung von keinem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern nur gemäß den folgenden ergänzten Ansprüchen und deren Äquivalenten definiert sein.
Es sollte auch verstanden werden, dass bei der Einführung von Elementen der vorliegenden Erfindung in die Ansprüche oder in die obige Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung die Begriffe „umfassend“, „beinhaltend“ und „aufweisend“ offen sein sollen und bedeuten, dass es neben den aufgeführten Elementen weitere Elemente geben kann. Zusätzlich sollte der Begriff „Abschnitt“ so ausgelegt werden, dass er etwas von dem oder den gesamten Gegenstand oder Element, das er qualifiziert, bedeutet. Darüber hinaus sollte die Verwendung von Bezeichnern wie erste, zweite und dritte nicht so ausgelegt werden, dass eine relative Position oder zeitliche Abfolge zwischen den Begrenzungen auferlegt wird. Des Weiteren sollte die Reihenfolge, in der die Schritte einer der folgenden Verfahrensansprüche dargestellt werden, nicht so ausgelegt werden, dass die Reihenfolge, in der diese Schritte ausgeführt werden müssen, eingeschränkt wird, es sei denn, eine solche Reihenfolge ist inhärent oder explizit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8881396 [0003]
US 5988979 [0003]

Claims

Vorwärts gekrümmtes Gebläserad mit einem Teiler oder Endstück und einer Vielzahl von um eine Ventilatorachse in Umfangsrichtung verteilten Ventilatorschaufeln, wobei das Gebläserad einen Gebläseradeinlass aufweist, der durch die Ventilatorschaufeln definiert ist, wobei jede der Ventilatorschaufeln eine Vorderkante, eine Hinterkante und eine Profilmittellinie aufweist, wobei sich die Profilmittellinie von der Vorderkante zu der Hinterkante erstreckt, wobei die Vorderkanten der Ventilatorschaufeln zusammen einen Innendurchmesser des Gebläserades definieren und die Hinterkanten der Ventilatorschaufeln einen Außendurchmesser des Gebläserades definieren, wobei die Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln einen Schaufelwinkel aufweist, der zunimmt, wenn sich die Profilmittellinie von der Vorderkante bis zur Hinterkante der jeweiligen Ventilatorschaufel erstreckt, wobei die Vorderkante jeder der Ventilatorschaufeln ein Abstand von der Hinterkante der Ventilatorschaufel ist, wobei der Abstand eine Sehnenlänge bildet, wobei der Schaufelwinkel der Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln höchstens siebenundsiebzig und zumindest dreißig Grad an der Vorderkante der jeweiligen Ventilatorschaufel beträgt, wobei der Innendurchmesser, der Einlass des Gebläserades und der Teiler oder das Endstück einen inneren Hohlraum des Gebläserades begrenzen, wobei der innere Hohlraum eine axiale Breite aufweist, wobei ein Großteil der Ventilatorschaufeln jeweils eine erste Vorderkantenkerbe neben dem Einlass des Gebläserads umfasst, wobei die erste Vorderkantenkerbe einen Bereich aufweist, der größer als das 0,045- und kleiner als das 0,64-fache des Quadrats der Sehnenlänge in einem Abstand gleich fünfundzwanzig Prozent der axialen Breite des inneren Hohlraums von dem Einlass des Gebläserads ist.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Ventilatorschaufeln aus einer ersten Anzahl von Ventilatorschaufeln besteht, die die einzigen Ventilatorschaufeln sind, die um die Ventilatorachse neben dem Einlass des Gebläserads beabstandet sind, und das Produkt der ersten Anzahl multipliziert mit der Sehnenlänge größer oder gleich dem Produkt aus pi multipliziert mit dem Außendurchmesser und kleiner oder gleich dem zweifachen Produkt aus pi multipliziert mit dem Außendurchmesser ist.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 1, wobei der Schaufelwinkel der Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln höchstens fünfzig Grad an der Vorderkante der jeweiligen Ventilatorschaufel beträgt.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 1, wobei die Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln eine erste und eine zweite Region hat, wobei die erste Region zwischen der zweiten Region und der Vorderkante der jeweiligen Ventilatorschaufel liegt, wobei der Schaufelwinkel in der ersten Region der Profilmittellinie mit größer werdender Rate zunimmt, da sich die Profilmittellinie von der Vorderkante weg erstreckt, wobei der Schaufelwinkel in der zweiten Region mit kleiner werdender Rate zunimmt, da sich die Profilmittellinie von der Vorderkante weg erstreckt.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 4, wobei die erste Region der Profilmittellinie eine Länge hat und die zweite Region der Profilmittellinie eine Länge hat, und die Länge der zweiten Region kleiner ist als die Länge der ersten Region.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 4, wobei sich die erste Region der Profilmittellinie von der Vorderkante zu einem Wendepunkt erstreckt und die zweite Region sich von dem Wendepunkt zu der Hinterkante erstreckt.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 6, wobei sich die Profilmittellinie über eine Länge erstreckt und der Wendepunkt zwischen dem 0,5- und 0,6-fachen der Länge der Profilmittellinie entlang der Profilmittellinie von der Vorderkante aus liegt.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis des Innendurchmessers des Gebläserades zum Außendurchmesser des Gebläserades höchstens 0,85 beträgt.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 1, wobei der Gebläseradeinlass einen ersten Gebläseradeinlass bildet und der innere Hohlraum einen ersten inneren Hohlraum bildet, wobei das Gebläserad einen zweiten Gebläseradeinlass umfasst, der durch die Ventilatorschaufeln definiert ist und dem ersten Gebläseradeinlass axial gegenüberliegt, der Teiler oder das Endstück ein Teilerstück ist, das axial zwischen dem ersten und dem zweiten Gebläseradeinlass liegt, wobei der Innendurchmesser, der zweite Gebläseradeinlass und das Teilerstück einen zweiten inneren Hohlraum des Gebläserades begrenzen, wobei der zweite innere Hohlraum eine axiale Breite aufweist, wobei ein Großteil der Ventilatorschaufeln jeweils eine zweite Vorderkantenkerbe neben dem zweiten Gebläseradeinlass umfasst, wobei die zweite Vorderkantenkerbe einen Bereich aufweist, der größer als das 0,045- und kleiner als das 0,64-fache des Quadrats der Sehnenlänge in einem Abstand gleich fünfundzwanzig Prozent der axialen Breite des zweiten inneren Hohlraums vom zweiten Gebläseradeinlass ist.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 1, wobei der Gebläseradeinlass einen ersten Gebläseradeinlass bildet, die Ventilatorschaufeln einen ersten Satz von Ventilatorschaufeln bilden, der Innendurchmesser einen ersten Innendurchmesser bildet, das Gebläserad eine Vielzahl von um die Ventilatorachse in Umfangsrichtung verteilten Ventilatorschaufeln umfasst, die einen zweiten Satz von Ventilatorschaufeln bilden, der zweite Satz von Ventilatorschaufeln axial neben dem ersten Satz von Ventilatorschaufeln liegt, wobei der erste und zweite Satz von Ventilatorschaufeln die einzigen Ventilatorschaufeln des Gebläserads sind, wobei das Gebläserad einen zweiten Gebläseradeinlass umfasst, der durch den zweiten Satz von Ventilatorschaufeln definiert ist, wobei jede der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln eine Vorderkante und eine Hinterkante hat, wobei die Vorderkanten der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln einen zweiten Innendurchmesser definieren, der größer als der erste Innendurchmesser ist, wobei die Hinterkanten der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln einen Außendurchmesser definieren, der gleich dem Außendurchmesser ist, der durch den ersten Satz von Ventilatorschaufeln definiert ist, und der zweite Satz von Ventilatorschaufeln mehr Ventilatorschaufeln umfasst als der erste Satz von Ventilatorschaufeln.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 10, wobei der innere Hohlraum einen ersten inneren Hohlraum bildet, der Teiler oder das Endstück ein Teilerstück ist, das axial zwischen dem ersten und dem zweiten Gebläseradeinlass liegt, wobei der Innendurchmesser durch den zweiten Satz von Ventilatorschaufeln definiert ist, der zweite Gebläseradeinlass und das Teilerstück einen zweiten inneren Hohlraum des Gebläserads begrenzen, wobei die Vorderkante jeder der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln ein Abstand von der Hinterkante der jeweiligen Ventilatorschaufel ist, wobei der Abstand eine Sehnenlänge bildet, wobei ein Großteil der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln jeweils eine zweite Vorderkantenkerbe neben dem zweiten Gebläseradeinlass umfasst, wobei die zweite Vorderkantenkerbe einen Bereich aufweist, der größer als das 0,045- und kleiner als das 0,64-fache des Quadrats der Sehnenlänge des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln in einem Abstand gleich fünfundzwanzig Prozent der axialen Breite des zweiten inneren Hohlraums von dem zweiten Gebläseradeinlass ist.
Gebläseventilatoreinheit umfassend: ein Gehäuse, wobei das Gehäuse einen Gehäuseeinlass umfasst, der einen Durchmesser aufweist; einen Gebläsemotor; und ein Gebläserad nach Anspruch 1, wobei das Gebläserad zumindest teilweise in dem Gebläsegehäuse positioniert ist, wobei das Gebläserad mit dem Gebläsemotor derart in Wirkverbindung steht, dass der Gebläsemotor das Gebläserad relativ zum Gehäuse rotierend antreiben kann, wobei der Gebläseradeinlass axial mit dem Gehäuseeinlass ausgerichtet und mit diesem in Wirkverbindung steht, wobei der Innendurchmesser des Gebläserads kleiner ist als der Durchmesser des Gehäuseeinlasses, wobei der Durchmesser des Gehäuseeinlasses quadratisch geteilt durch den Innendurchmesser des Gebläserades quadratisch größer als 1,05 ist.
Gebläseventilatoreinheit nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl der Ventilatorschaufeln aus einer ersten Anzahl von Ventilatorschaufeln besteht, die die einzigen Ventilatorschaufeln sind, die um die Ventilatorachse neben dem Einlass des Gebläserads beabstandet sind, und das Produkt der ersten Anzahl multipliziert mit der Sehnenlänge größer oder gleich dem Produkt aus pi multipliziert mit dem Außendurchmesser und kleiner oder gleich dem zweifachen Produkt aus pi multipliziert mit dem Außendurchmesser ist.
Gebläseventilatoreinheit nach Anspruch 12, wobei die Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln eine erste und eine zweite Region hat, wobei die erste Region zwischen der zweiten Region und der Vorderkante der jeweiligen Ventilatorschaufel liegt, wobei der Schaufelwinkel in der ersten Region der Profilmittellinie mit größer werdender Rate zunimmt, da sich die Profilmittellinie von der Vorderkante weg erstreckt, wobei der Schaufelwinkel in der zweiten Region mit kleiner werdender Rate zunimmt, da sich die Profilmittellinie von der Vorderkante weg erstreckt.
Gebläseventilatoreinheit nach Anspruch 14, wobei die erste Region der Profilmittellinie eine Länge hat und die zweite Region der Profilmittellinie eine Länge hat, und die Länge der zweiten Region kleiner ist als die Länge der ersten Region.
Gebläseventilatoreinheit nach Anspruch 14, wobei sich die erste Region der Profilmittellinie von der Vorderkante zu einem Wendepunkt erstreckt und die zweite Region sich von dem Wendepunkt zu der Hinterkante erstreckt.
Gebläseventilatoreinheit nach Anspruch 16, wobei sich die Profilmittellinie über eine Länge erstreckt und der Wendepunkt zwischen dem 0,5- und 0,6-fachen der Länge der Profilmittellinie entlang der Profilmittellinie von der Vorderkante aus liegt.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad umfassend einen Teiler oder ein Endstück und eine Vielzahl von Ventilatorschaufeln, die in Umfangsrichtung um eine Ventilatorachse beabstandet sind, wobei das Gebläserad einen Gebläseradeinlass aufweist, der durch die Ventilatorschaufeln definiert ist, wobei jede der Ventilatorschaufeln eine Vorderkante, eine Hinterkante und eine Profilmittellinie aufweist, wobei sich die Profilmittellinie von der Vorderkante zur Hinterkante erstreckt, wobei die Vorderkanten der Ventilatorschaufeln einen Innendurchmesser (ID) des Gebläserades definieren und die Hinterkanten der Ventilatorschaufeln einen Außendurchmesser (OD) des Gebläserades definieren, wobei die Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln einen Schaufelwinkel (a, Grad) aufweist, der mit zunehmender Länge der Profilmittellinie von der Vorderkante bis zur Hinterkante der jeweiligen Ventilatorschaufel zunimmt, wobei der Schaufelwinkel der Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln höchstens siebenundsiebzig Grad und zumindest dreißig Grad an der Vorderkante der jeweiligen Ventilatorschaufel beträgt, wobei die Profilmittellinie jeder der Ventilatorschaufeln eine erste und zweite Region aufweist, wobei die erste Region zwischen der zweiten Region und der Vorderkante der jeweiligen Ventilatorschaufel liegt, wobei der Schaufelwinkel in der ersten Region der Profilmittellinie mit zunehmender Rate zunimmt, da sich die Profilmittellinie von der Vorderkante weg erstreckt, wobei der Schaufelwinkel in der zweiten Region mit abnehmender Rate zunimmt, da sich die Profilmittellinie von der Vorderkante weg erstreckt, wobei die erste Region zwischen der zweiten Region und der Vorderkante der jeweiligen Ventilatorschaufel liegt, wobei die Vorderkante jeder Ventilatorschaufel ein Abstand von der Hinterkante der Ventilatorschaufel ist, wobei der Abstand eine Sehnenlänge (C) bildet, wobei der Innendurchmesser, der Gebläseradeinlass und der Teiler oder das Endstück einen inneren Hohlraum des Gebläserades begrenzen, wobei der innere Hohlraum eine axiale Breite aufweist und die Ventilatorschaufeln so konfiguriert sind: $0 < \frac{[90 - α (an Vorderkante)] . [C (i n) - 1.09] . I D (i n)}{α (a n H i n t e r k a n t e) . O D (i n)} < 4,$
der Außendurchmesser kleiner als zwölf Zoll und größer als neun Zoll ist, wobei das Produkt aus der Anzahl der Ventilatorschaufeln multipliziert mit der Sehnenlänge größer oder gleich dem Produkt aus pi multipliziert mit dem Außendurchmesser und kleiner oder gleich dem zweifachen Produkt aus pi multipliziert mit dem Außendurchmesser ist, wobei ein Großteil der Ventilatorschaufeln jeweils eine erste Vorderkantenkerbe neben dem Gebläseradeinlass umfasst, wobei die erste Vorderkantenkerbe eine Fläche aufweist, die größer als das 0,045- und kleiner als das 0,64-fache des Quadrats der Sehnenlänge in einem Abstand gleich fünfundzwanzig Prozent der axialen Breite des inneren Hohlraums von dem Gebläseradeinlass ist.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 18, wobei sich die erste Region der Profilmittellinie von der Vorderkante zu einem Wendepunkt erstreckt und die zweite Region sich von dem Wendepunkt zu der Hinterkante erstreckt.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 19, wobei sich die Profilmittellinie über eine Länge erstreckt und der Wendepunkt zwischen dem 0,5- und 0,6-fachen der Länge der Profilmittellinie entlang der Profilmittellinie von der Vorderkante aus liegt.
Gebläseventilatoreinheit, umfassend: ein Gehäuse, wobei das Gehäuse einen Gehäuseeinlass umfasst, der einen Durchmesser aufweist; einen Gebläsemotor; und ein Gebläserad nach Anspruch 18, wobei das Gebläserad zumindest teilweise in dem Gebläsegehäuse positioniert ist, wobei das Gebläserad mit dem Gebläsemotor derart in Wirkverbindung steht, dass der Gebläsemotor das Gebläserad relativ zum Gehäuse rotierend antreiben kann, wobei der Gebläseradeinlass axial mit dem Gehäuseeinlass ausgerichtet und mit diesem in Wirkverbindung steht, wobei der Innendurchmesser des Gebläserads kleiner ist als der Durchmesser des Gehäuseeinlasses, wobei der Durchmesser des Gehäuseeinlasses quadratisch geteilt durch den Innendurchmesser des Gebläserades quadratisch größer als 1,05 ist.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 18, wobei der Gebläseradeinlass einen ersten Gebläseradeinlass bildet, der Teiler oder das Endstück ein Teilerstück ist, der innere Hohlraum einen ersten inneren Hohlraum bildet, wobei das Gebläserad einen zweiten Gebläseradeinlass umfasst, der durch die Ventilatorschaufeln definiert ist und dem ersten Gebläseradeinlass axial gegenüberliegt, wobei der Innendurchmesser, der zweite Gebläseradeinlass und das Teilerstück einen zweiten inneren Hohlraum des Gebläserades begrenzen, wobei der zweite innere Hohlraum eine axiale Breite aufweist, wobei ein Großteil der Ventilatorschaufeln jeweils eine zweite Vorderkantenkerbe neben dem zweiten Gebläseradeinlass umfasst, und wobei die zweite Vorderkantenkerbe einen Bereich hat, der größer als das 0,045- und kleiner als das 0,64-fache des Quadrats der Sehnenlänge in einem Abstand gleich fünfundzwanzig Prozent der axialen Breite des zweiten inneren Hohlraums vom zweiten Gebläseradeinlass ist.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad nach Anspruch 18, wobei der Gebläseradeinlass einen ersten Gebläseradeinlass bildet, der Innendurchmesser einen ersten Innendurchmesser bildet, die Ventilatorschaufeln einen ersten Satz von Ventilatorschaufeln bilden, das Gebläserad eine Vielzahl von um die Ventilatorachse in Umfangsrichtung verteilten Ventilatorschaufeln umfasst, die einen zweiten Satz von Ventilatorschaufeln bilden, der zweite Satz von Ventilatorschaufeln axial neben dem ersten Satz von Ventilatorschaufeln liegt, wobei der erste und zweite Satz von Ventilatorschaufeln die einzigen Ventilatorschaufeln des Gebläserads sind, wobei das Gebläserad einen zweiten Gebläseradeinlass umfasst, der durch den zweiten Satz von Ventilatorschaufeln definiert ist, wobei jede der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln eine Vorderkante und eine Hinterkante hat, wobei die Vorderkanten der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln einen zweiten Innendurchmesser definieren, der größer als der erste Innendurchmesser ist, wobei die Hinterkanten der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln einen Außendurchmesser definieren, der gleich dem Außendurchmesser ist, der durch den ersten Satz von Ventilatorschaufeln definiert ist, und der zweite Satz von Ventilatorschaufeln mehr Ventilatorschaufeln umfasst als der erste Satz von Ventilatorschaufeln.
Vorwärts gekrümmtes Gebläserad mit einem Teilerstück und einem ersten Satz einer Vielzahl von Ventilatorschaufeln, die in Umfangsrichtung um eine Ventilatorachse beabstandet sind, wobei das Gebläserad einen ersten Gebläseradeinlass aufweist, der durch den ersten Satz der Ventilatorschaufeln definiert ist, wobei jede der Ventilatorschaufeln des ersten Satzes von Ventilatorschaufeln eine Vorderkante und eine Hinterkante aufweist, wobei die Vorderkanten der Ventilatorschaufeln des ersten Satzes von Ventilatorschaufeln einen ersten Innendurchmesser des Gebläserades definieren und die Hinterkanten der Ventilatorschaufeln einen Außendurchmesser des Gebläserades definieren, wobei die Vorderkante jeder der Ventilatorschaufeln des ersten Satzes von Ventilatorschaufeln ein Abstand von der Hinterkante der Ventilatorschaufeln ist, wobei der Abstand eine erste Sehnenlänge bildet, wobei der erste Innendurchmesser, der erste Gebläseradeinlass und das Teilerstück einen ersten inneren Hohlraum des Gebläserads begrenzen, wobei der erste innere Hohlraum eine erste axiale Breite aufweist, wobei ein Großteil der Ventilatorschaufeln des ersten Satzes von Ventilatorschaufeln jeweils eine erste Vorderkantenkerbe neben dem ersten Gebläseradeinlass umfasst, wobei die erste Vorderkantenkerbe einen Bereich aufweist, der größer als das 0,045- und kleiner als das 0,64-fache des Quadrats der ersten Sehnenlänge in einem Abstand gleich fünfundzwanzig Prozent der ersten axialen Breite des ersten inneren Hohlraums vom ersten Gebläseradeinlass ist, wobei das Gebläserad einen zweiten Satz einer Vielzahl von Ventilatorschaufeln umfasst, die in Umfangsrichtung um die Ventilatorachse beabstandet sind, wobei der zweite Satz von Ventilatorschaufeln axial neben dem ersten Satz von Ventilatorschaufeln liegt, wobei der erste und zweite Satz von Ventilatorschaufeln die einzigen Ventilatorschaufeln des Gebläserads sind, wobei das Gebläserad einen zweiten Gebläseradeinlass umfasst, der durch den zweiten Satz von Ventilatorschaufeln definiert ist, wobei jeder der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes eine Vorderkante und eine Hinterkante aufweist, wobei die Vorderkanten der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln einen zweiten Innendurchmesser des Gebläserades definieren, der größer ist als der erste Innendurchmesser, wobei die Hinterkanten der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes von Ventilatorschaufeln einen Außendurchmesser definieren, der gleich dem Außendurchmesser ist, der durch den ersten Satz von Ventilatorschaufeln definiert ist, wobei die Anzahl der Ventilatorschaufeln des zweiten Satzes größer ist als die Anzahl der Ventilatorschaufeln des ersten Satzes von Ventilatorschaufeln.