DE19803502A1 - Lüfteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lüfteranordnung, insbesondere für den Kühler eines Kraftfahrzeugmotors, bestehend aus einem Lüfter mit Schaufeln und einer die sen umgebenden Lüfterhaube sowie aus einer flexiblen Abdichtung zwischen einem mit den Enden der Schaufeln verbundenen Ring und der Lüfterhaube, die aus eng aneinander anliegenden flexiblen Einzelelementen be­ steht, die unter Belassung eines Spaltes vor dem Ring enden.

Eine Lüfteranordnung dieser Art ist aus der DE 33 39 059 A1 bekannt. Dort ist eine Kühleinrichtung beschrieben, die mit einem einem Kühlerblock zugeordneten Axiallüfter versehen ist, der von einer Lüfterhaube umgeben ist, wobei eine bür­ stenartige Abdichtung innen an der Lüfterzarge angeordnet ist, deren Borsten radial und unter einem Winkel schräg zur Lüfterachse verlaufend ringförmig so angeordnet sind, daß sie kurz vor dem Umfang der Schaufeln enden. In einer Variante ist dem Kühlerblock aber auch ein Radiallüfter zugeordnet, wobei in diesem Fall die ebenfalls an einer Lüfterzarge ange­ ordnete ringförmige Bürstendichtung kurz vor dem Einlaufring des Radiallüfters endet. Mit einer solchen Ausgestaltung soll dabei erreicht werden, daß möglichst wenig Leckströmung am Ringspalt zwischen Lüfterhaube und Lüfterschaufeln auftritt, so daß ein guter Lüfterwirkungsgrad erhalten bleibt. Diese flexible Bürstendichtung weist dabei auch den Vorteil auf, daß sie bei Relativbewegungen zwischen dem in der Regel dem Motor zugeordneten Lüfter und der am Kühlerblock, also fahr­ zeugseitig befestigten Lüfterhaube solche Relativbewegungen zuläßt, obwohl im Normalbetrieb nur ein sehr kleiner Spalt zwischen Lüfterhaube und Lüfter vorhanden ist.

Aus der US-PS 4 398 508 ist es, ähnlich wie bei der Variante mit einem Axiallüfter der eben erwähnten DE 33 39 059 A1, be­ kannt, einer einen Axiallüfter umgebenden Lüfterhaube eine Bürstendichtung im Form eines Ringes zuzuordnen, die dort aber so ausgelegt ist, daß die Enden der auch dort radial auf die Lüfterachse ausgerichteten Borsten die freien Enden des Axiallüfters berühren und aufgrund ihrer Elastizität ausge­ lenkt werden. Diese Ausgestaltung weist aber den Nachteil auf, daß sich im Betrieb ein stetiger Drehwiderstand durch die Berührung der Schaufelenden mit den Borsten ergibt, der zu einer Leistungsbeeinträchtigung führt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lüfteran­ ordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Drehwiderstand für den Lüfter auch im Fall eines Berührens der Dichtung mit dem Lüfter so klein als möglich gehalten wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung zunächst vor, daß als Lüfter ein Axiallüfter mit einem etwa zylindrischen Mantelring vorgesehen wird, und daß zum anderen die Einzel­ elemente in der Drehrichtung des Lüfters unter einem Winkel zum Umfang des Mantelringes angestellt sind.

Durch diese Maßnahmen wird im Gegensatz zu der Berührung um­ laufender Schaufelenden mit den Borsten eine glatte Oberflä­ che geschaffen, die aber nur im Fall von Relativbewegungen zwischen Axiallüfter und Lüfterhaube zur Berührung mit der flexiblen Dichtung kommt, die im Normalfall einen Ringspalt mit dem Mantelring bildet. Da die Einzelelemente der flexi­ blen Dichtung aber auch in der Drehrichtung des Lüfters zum Umfang des Mantelringes angestellt sind, liegen die Einzel­ elemente, vorzugsweise die Borsten einer Bürstendichtung mit ihren Enden daher schon schräg auf dem Mantelring auf, wenn es zu einer Berührung kommt. Die Einzelelemente müssen daher bei Berührung nicht erst in der Drehrichtung ausgelenkt wer­ den, wodurch ein wesentlich geringerer Drehwiderstand zu überwinden ist. Versuche haben gezeigt, daß durch die erfin­ dungsgemäße Ausgestaltung keine nennenswerte Leistungsvermin­ derung trotz hohem Wirkungsgrad bei Relativbewegungen zwi­ schen Lüfter und Lüfterhaube auftritt. Da der Mantelring na­ hezu zylindrisch verläuft, treten im Berührungsfall auch kei­ ne nennenswerten Stauchkräfte auf, wie sie beim Stand der Technik durch den Einsatz eines Radiallüfters mit einem Ein­ laufring zu erwarten sind, dessen Oberfläche nahezu senkrecht auf den dort vorgesehenen Borsten der Bürstenrichtung steht.

In Weiterbildung der Erfindung kann der Anstellwinkel zwi­ schen 10° und 45° gewählt sein, je nachdem welche Materialien einerseits für die flexible Dichtung und deren Einzelelemente und andererseits für den bei Relativbewegungen mit diesen in Berührung kommenden Mantelring vorgesehen ist. Auch die Lüf­ terdrehzahl spielt in diesem Zusammenhang eine Rolle. In Wei­ terbildung der Erfindung können die Einzelelemente aber zu­ sätzlich auch unter einem Winkel zur Lüfterachse angestellt sein, wie das zwar grundsätzlich auch bei der Bürstendichtung nach der DE 33 39 059 A1 der Fall ist, wo allerdings kein Axiallüfter mit einem Mantelring vorgesehen ist. In Verbin­ dung mit einem etwa zylindrischen Mantelring bringt die An­ stellung zur Lüfterachse aber auch noch Vorteile hinsichtlich der Flexibilität der Einzelelemente.

In Weiterbildung der Erfindung können die Einzelelemente in einer Halterung befestigt und entweder an der Lüfterhaube oder am Mantelring befestigt sein. Die Einzelelemente können, wie an sich bekannt, als Borsten oder Fasern einer Bürsten­ dichtung ausgebildet sein, wobei in besonders vorteilhafter Weiterbildung die einzelnen Borsten oder Fasern in ihrer Längsrichtung auch schlangenförmig gewellt sein können und nicht nur gerade verlaufen. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich ein besonders dichtes Aneinanderliegen der einzelnen Borsten oder Fasern, die auch bei einer Berührung mit dem Mantelring dann nicht aus ihrem packungsähnlichen Zusammen­ halt herausgelöst werden.

Es ist schließlich auch noch möglich, die Lüfterhaube mit ei­ nem Einlaufring zu versehen, der sich zumindest teilweise - in Strömungsrichtung gesehen - axial bis hinter die Vorder­ kante des Mantelringes in den Lüfter hereinerstreckt. Diese Ausgestaltung kann strömungstechnische Vorteile bringen, weil sich im Außenbereich eine Reduzierung der Leckströmung und die stabilisierende Umlenkung der Spaltströmung in Strömungs­ richtung ergibt.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung der Anordnung eines Axiallüfters mit Mantelring, welcher in einer einem Kühlerblock zugeordneten Lüfterhaube umläuft,

Fig. 2 die Darstellung eines Sektors einer Ansicht der An­ ordnung nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II,

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 1, jedoch mit einer dem Mantelring des Lüfters zugeordneten Bürsten­ dichtung, die vor der Lüfterhaube endet,

Fig. 4 die sektorartige Darstellung einer Ansicht der An­ ordnung der Fig. 3 in Richtung des Pfeiles IV,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Anordnung wie nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 6 die Darstellung eines Längsschnittes ähnlich Fig. 5, jedoch bei einer Anordnung mit einer Lüfterhaube mit einem Einlaufring.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Axiallüfter 1 gezeigt, der aus einer in nicht näher gezeigter Weise angetriebenen Nabe 2 mit abstehenden Schaufeln 3 besteht, die von einem etwa zylindri­ schen Mantelring 4 eingefaßt sind. Der Axiallüfter 1 läuft innerhalb einer Lüfterhaube 5 um, die fest mit einem Kühler­ block 6 verbunden ist. In bekannter Weise ist dabei der Küh­ lerblock 6, der zur Kühlung eines nicht gezeigten Kraftfahr­ zeugmotors dient, fest mit dem Fahrzeugrahmen verbunden, wäh­ rend der Axiallüfter 1 fest an dem nicht gezeigten Motor an­ geordnet ist. Da es im Betrieb eines Kraftfahrzeuges zu Rela­ tivbewegungen zwischen Motor und Fahrzeugrahmen kommt, umgibt die Lüfterhaube 5 den Mantelring 4 des Axiallüfters 1 mit ei­ nem relativ großen Spalt, um ein Anlaufen zu vermeiden. Die­ ser große Spalt aber führt dazu, daß in unerwünschter Weise Luft aus dem Motorraum wegen des beim Betrieb des Axiallüf­ ters 1 auftretenden Druckgefälles angesaugt wird oder zurück­ strömt, die in unerwünschter Weise die Strömungsverhältnisse durch den Kühlerblock und den Lüfter 1 stört. Zu diesem Zweck ist zwischen der Lüfterhaube 5 und dem Mantelring 4 eine um­ laufende Bürstendichtung 7 vorgesehen, die fest in einer Hal­ terung 8 angeordnet ist, die wiederum mit der Lüfterhaube 5 verbunden ist. Die umlaufende Bürstendichtung 7 besteht dabei aus Borsten 11, die alle unter einem Winkel α gleichmäßig in der Drehrichtung c des Axiallüfters 1 zum Umfang des Mantel­ ringes 4 angestellt sind und mit einem Ringspalt mit der Grö­ ße a vor dem Umfang des Mantelringes 4 enden. Die Borsten der Bürstendichtung 7 sind außerdem aber auch unter einem Winkel β zur Lüfterachse 9 angeordnet, und zwar von der Halterung 8 ausgehend in Richtung der die Strömung durch den Axiallüfter und den Kühlerblock 6 angebenden Pfeile 10.

Im Normalbetrieb findet daher keine Berührung zwischen der Bürstendichtung 7 und dem Mantelring 4 des Axiallüfters 1 statt. Bei Relativbewegungen aber kann der Mantelring 4 stel­ lenweise mit den Borsten 11 der Bürstendichtung 7 in Berüh­ rung kommen. Da die Borsten 11 dieser Dichtung 7 aber in der Drehrichtung c des Axiallüfters angestellt sind, brauchen sie bei einer solchen Bewegung nicht erst in Drehrichtung umge­ lenkt zu werden, um dann die notwendige Flexibilität zu er­ reichen. Die Bürstendichtung ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung äußerst nachgiebig und setzt einer Berührung nahezu keinen Widerstand entgegen. Dies ist zum einen zurück­ zuführen auf die Anstellung der einzelnen Borsten 11 unter dem Winkel α, zum anderen aber auch auf die Anstellung unter dem Winkel β, der bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 eine besondere Nachgiebigkeit ergibt.

Die Fig. 3 zeigt, daß man die Bürstendichtung 7' aber auch einer Halterung 8' zuordnen kann, die fest auf dem Mantelring 4 des Axiallüfters 1 aufgebracht wird. Die Borsten der Bür­ stendichtung 7' enden auch bei dieser Ausführungsform im Ab­ stand a mit einem Ringspalt vor der Lüfterhaube 5'. Sie sind bei dieser Ausführungsform nicht unter einem Winkel β zur Lüfterachse angestellt. Wie die Fig. 4 zeigt, sind sie aber ebenfalls unter einem Winkel α in der Drehrichtung c des Axiallüfters 1 angestellt, nunmehr aber so, daß die freien Enden der einzelnen Borsten 11' unter dem Winkel α gegenüber dem feststehenden Teil der Lüfterhaube 5' verlaufen.

Wie die Fig. 4 aber auch zeigt, sind die einzelnen Borsten 11' des Bürstenabdichtringes 7' schlangenförmig gewellt und nicht gerade ausgebildet wie die Borsten 11 der Ausführungs­ formen der Fig. 1 und 2. Diese so gewellten Borsten 11' bil­ den daher aufgrund ihrer Form eine relativ dichte Packung, die sehr flexibel ist und ihren grundsätzlichen Aufbau auch nicht ändert, wenn die Borstenenden an der Lüfterhaube 5' bei Relativbewegungen anlaufen. Die Fig. 5 zeigt einen Axiallüf­ ter 1 nach Fig. 1, wobei hier Strömungspfeile 12 die durch den vorhandenen Spalt a im Normalbetrieb eintretende Leckluft darstellen, die durch die gewählte Ausbildung aber innerhalb der Lüfterhaube 5 einen in der Wirkung reduzierten Wirbel bildet, der die Durchströmung im Sinn der Pfeile 10 nicht oder weniger behindert. Ohne die Abdichtung 7 wäre eine deut­ liche Störung der Strömungsverhältnisse im Bereich des Axial­ lüfters 1 zu erwarten.

Die Fig. 6 zeigt eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 5 insofern, als hier eine Lüfterhaube 5'' vorgesehen ist, die mit einem Einlaufring 13 versehen ist, durch den die im Sinn der Pfeile 12 eintretende geringe Luftmenge in den Randbe­ reich der Schaufeln 3 des Axiallüfters 1 umgelenkt wird, so daß ebenfalls keine unerwünschten Beeinflussungen für den Strömungsverlauf längs der Pfeile 10 zu erwarten sind.

Claims (8)

1. Lüfteranordnung, insbesondere für den Kühler eines Kraftfahrzeugmotors, bestehend aus einem Lüfter (1) mit Schaufeln und einer diesen umgebenden Lüfterhaube (5, 5'), sowie aus einer flexiblen Abdichtung (7, 7') zwischen einem mit den Enden der Schaufeln verbundenen Ring und der Lüfter­ haube, die aus eng aneinander anliegenden flexiblen Einzele­ lementen (11, 11') besteht, die unter Belassung eines Spaltes (a) vor dem Ring (4) enden, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter ein Axiallüfter (1) mit einem etwa zylindrischen Mantelring (4) ist, und daß die Einzelelemente (11, 11') in der Drehrichtung (c) des Lüfters (1) unter einem Winkel (α) zum Umfang des Mantelringes angestellt sind.

2. Lüfteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anstellwinkel (α) zwischen 10° und 45° gewählt ist.

3. Lüfteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einzelelemente (11) unter einem Winkel (β) zwi­ schen 15° und 60° zur Lüfterachse angestellt sind.

4. Lüfteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einzelelemente (11) in einer Halterung (8) befe­ stigt und an der Lüfterhaube (5) angeordnet sind.

5. Lüfteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einzelelemente (11') mit einer Halterung (8') am Mantelring (4) befestigt sind.

6. Lüfteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einzelelemente (11, 11') Borsten oder Fasern ei­ ner Bürstendichtung (7, 7') sind.

7. Lüfteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die einzelnen Borsten oder Fasern (11') in ihrer Längsrichtung schlangenförmig gewellt sind.

8. Lüfteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lüfterhaube (5'') mit einem Einlaufring (13) versehen ist, der sich zumindest teilweise - in Strömungs­ richtung (10) gesehen - axial bis hinter die Vorderkante des Mantelringes (4) in den Lüfter (1) herein erstreckt.