DE19839729A1 - Gebläse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gebläse, insbesondere für eine Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage in Fahrzeugen, mit einem mindestens eine axiale Ansaugöffnung aufweisenden Gehäuse und mit einem im Gehäuse drehend angeordneten Gebläserad. Zwecks weitgehender Störgeräuschunterdrückung im Gebläse ist in der Ansaugöffnung des Gehäuses ein das Rotieren turbulenter Luftströmungen um die Ansaugöffnung verhindernder Strömungsgleichrichter angeordnet und am Gehäuse festgelegt, der vorzugsweise in das Innere des Gebläserads hineinragt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gebläse, insbesondere für eine Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage in Fahrzeugen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein bekanntes Gebläse dieser Art (DE 41 36 478 A1) weist ein Gebläserad mit einem über Speichen mit einer Nabe verbundenen Kranz aus Gebläseschaufeln auf, deren der Ansaugöffnung zugewandte Enden mittels eines Stützrings gehalten sind. Der der Ansaugöffnung zugewandte Endbereich der Gebläseschaufeln ist auf seinem Umfang mit einer Abdeckung versehen, die sich in axialer Richtung über wenigstens 10% der axialen Länge der Gebläseschaufeln erstreckt, wobei vorzugsweise die Abdeckung an dem Stützring des als Kunststoffspritzteil hergestellten Gebläserads angeformt ist. Diese Abdeckung soll Luftkurzströmungen zwischen der Druckseite des Gebläserads und der Ansaugseite im Bereich der Ansaugöffnung verhindern, wodurch einerseits tieffrequente Dröhngeräusche unterdrückt bzw. reduziert und andererseits das durchgesetzte Luftvolumen und damit der Wirkungsgrad des Gebläses erhöht werden.

Untersuchungen haben gezeigt, daß sich bei solchen Gebläsen an der Luftansaugöffnung eine turbulente Luftströmung ausbildet, die je nach Gebläseart mehr oder weniger ausgeprägt und von der Gebläsedrehzahl und damit der Ansauggeschwindigkeit, sowie von saugseitigen Strömungswiderständen, z. B. einem vorgeordneten Luftfilter, abhängig ist. Sie entsteht unter anderem aus einer Überlagerung der angesaugten Luft und der Rückwirkung des Gebläserads und wirbelt mit einer von der Gebläsedrehzahl abhängigen Rotationsfrequenz um die Ansaugöffnung. Diese turbulente Luftströmung und deren zufällige Abrisse sind Ursache für das Auftreten von tiefen Brummfrequenzen im Gebläse.

Bei erhöhtem Strömungswiderstand auf der Saugseite, z. B. durch die Anordnung des üblichen Staubfilters, kommt es zusätzlich zum Überdruck auf der Druckseite des Gebläses zu einem deutlichen Unterdruck im Bereich des Ansaugtrakts, so daß es infolge des Druckausgleichs zu einem Überströmen im Bereich des Gebläserads kommt. Je nach Gehäusegeometrie wandern die überströmenden Wirbel in Drehrichtung des Gebläserads um oder bleiben stehen. Dabei kommt es zu einem ständigen Strömungsabriß, da die sich bildenden Wirbel von dem Gebläserad mitgerissen werden. Diese Strömungsabrisse sorgen für Luftstöße, die sich auf die Luftsäule der Druckseite des Gebläserads übertragen und dort drehzahlabhängige Störgeräusche erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gebläse der eingangs genannten Art mit konstruktiv einfachen Mitteln eine weitgehende Störgeräuschunterdrückung zu erreichen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Gebläse hat den Vorteil, daß der in die Ansaugöffnung des Gebläsegehäuses einsetzbare einfache Strömungsgleichrichter ein Rotieren turbulenter Strömungen um die Ansaugöffnung herum verhindert und in der Ansaugöffnung eine weitgehend laminare Strömung erzeugt, so daß das Gebläse nicht oder nur in sehr geringem Umfang zu Brummgeräuschen angeregt werden kann. Wenn zudem noch der Strömungsgleichrichter in das Innere des Gebläserads hineinragt, wird das Überströmen turbulenter Strömungen aus dem Überdruck- in den Unterdruckbereich und damit einhergehend die durch diese Überströmwirbel angeregte Störgeräuschbildung minimiert. Der Strömungsgleichrichter kann problemlos einfach in die Ansaugöffnung des Gehäuses eingesetzt und am Gehäuse befestigt werden. Eine konstruktive Änderung des Gebläses, insbesondere des Gebläserads ist nicht erforderlich. Eine Nachrüstung von Gebläsen mit dem erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter zur Geräuschreduzierung ist daher problemlos möglich.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gebläses mit zweckmäßigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Strömungsgleichrichter aus mehreren plattenförmigen Stegen, die kreuzweise angeordnet sind, zu einem Steggitter zusammengesetzt, wobei die Stege vorzugsweise tief in das Innere des Gebläserads hineinragen. Die Lage und die Tiefe der Stege und ihr gegenseitiger Abstand muß individuell an das Gebläse angepaßt werden. In einer konstruktiv sehr einfachen Form der Erfindung ist das Steggitter durch einen einzigen plattenförmigen Steg ersetzt, der sich längs einer Sehne oder dem Durchmesser der Ansaugöffnung des Gehäuses erstreckt und axial in das Gebläserad hineinragt. Die Form und die genaue Lage dieser Stegplatte hängt von Parametern ab, unter anderem von der Form des Gehäuses, von den Druck- und Strömungsverhältnissen, die u. a. durch die auf der Druckseite angeschlossene Kanalform und die Druckverluste auf der Saugseite bedingt sind.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der Strömungsgleichrichter als eine in der Ansaugöffnung des Gehäuses koaxial angeordnete gewölbte Platte ausgebildet, die sich im radialen Abstand von dem Öffnungsrand der Ansaugöffnung über mindestens einen Teil von dessen Umlauflänge erstreckt. Dabei kann die Platte eine oder mehrere von der Stirnseite aus eingebrachte Aussparungen aufweisen. Die Abmessungen und die axiale Tiefe der Platte sowie die Form und die Anzahl der Aussparungen müssen wiederum individuell an das jeweilige Gebläse angepaßt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Platte an einem in das Gebläserad hineinragenden Ring einstückig ausgebildet, wobei der Ring am Gehäuse befestigt ist. Diese Platte mit Ring minimiert das Überströmen der turbulenten Strömungen aus dem Überdruck- in den Unterdruckbereich des Gebläses.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Gebläses mit Luftverteilerkasten,

Fig. 2 eine gleiche Darstellung eines Gebläses mit modifiziertem Strömungsgleichrichter in der Ansaugöffnung,

Fig. 3 jeweils eine perspektivische Darstellung eines bis 5 Strömungsgleichrichters gemäß dreier weiterer Ausführungsbeispiele.

Das in Fig. 1 in perspektivischer Ansicht schematisch dargestellte Gebläse einer Belüftungsvorrichtung für den Innenraum eines Fahrzeugs weist ein spiral- oder schneckenartiges Gehäuse 10 mit einer axialen Ansaugöffnung 11 und einer tangentialen, hier nicht zu sehenden Auslaßöffnung auf, die an den Einlaß eines Luftverteilerkastens 12 angeschlossen ist. Der Luftverteilerkasten 12 ist einstückig mit dem Gehäuse 10 ausgeführt und weist Luftauslässe 13-15 für den Defroster- und Facelevel und für den Fußlevel im Frontbereich des Fahrzeuginnenraums auf. Im Falle einer Heizungs- oder Klimaanlage ist dem Luftverteilerkasten 12 noch ein Wärmetauscher- oder ein Wärmetauscher und ein in einem Kühlkreis­ lauf angeordneter Verdampfer integriert bzw. vorgeordnet. Im Innern des Gehäuses 10 ist in bekannter Weise ein walzenförmiges Gebläserad 16 drehgelagert aufgenommen, das von einem Elektromotor angetrieben wird. Üblicherweise weist das Gebläserad 16 einen über Speichen mit einer Nabe verbundenen Kranz aus Radschaufeln oder Radflügeln 161 auf, so daß das Gebläserad 16 im Innern großenteils hohl ist. Das Gebläserad 16 mit Radflügeln 161 ist in Fig. 1 strichliniert angedeutet. Zur Erzeugung einer im Idealfall laminaren Strömung in der Ansaugöffnung 11 des Gehäuses 10, zwecks Unterdrückung von tieffrequenten Brummgeräuschen und Vermeidung von mit dem Gebläserad umlaufenden turbulenten Strömungen im Übergangsbereich zwischen Unterdruck- und Überdruckseite des Gebläses ist in die Ansaugöffnung 11 ein Strömungsgleichrichter 17 eingesetzt, der am Gehäuse 10 befestigt ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Strömungsgleichrichter 17 aus einer Mehrzahl von plattenförmigen Stegen 18 gebildet, die sich überkreuzend zu einem Steggitter zusammengesetzt sind. Diese Stege 18 ragen tief in das Gebläserad 16 hinein und verhindern dadurch das Ansaugen von verwirbelter Strömung und das Überströmen aus dem Überdruck- in den Unterdruckbereich des Gebläserads 16.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 umfaßt der Strömungsgleichrichter 17 nur einen einzigen plattenförmigen Steg 19, der sich längs einer Sehne über die Ansaugöffnung 11 hinweg erstreckt und alternativ auch auf dem Durchmesser der Ansaugöffnung 11 liegen kann. Sowohl das aus den kreuzenden Stegen 18 gebildete Steggitter gemäß Fig. 1 als auch der Steg 19 in Fig. 3 sind in einem Kreisring 20 gehalten, dessen Außendurchmesser dem lichten Durchmesser der Ansaugöffnung 11 entspricht. Der Kreisring 20 ist in die Ansaugöffnung 11 eingesetzt und an dem Öffnungsrand der Ansaugöffnung 11 befestigt.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 3-5 ist der trichterförmige Strömungsgleichrichter 17 als eine in der Ansaugöffnung 11 koaxial, angeordnete gewölbte Platte 21 ausgebildet, die sich im radialen Abstand von dem Öffnungsrand der Ansaugöffnung 11 über mindestens einen Teil der Umlauflänge des Öffnungsrands erstreckt. Diese gewölbte Platte 21 ist an einem in das Innere des Gebläserads 16 hineinragenden Ring 22 einstückig ausgebildet, der seinerseits am Gehäuse 10 befestigt ist und in das Gebläserad 16 einkragt, d. h. in das Innere des Gebläserads 16 teilweise hineinragt. Der Ring 22 kann zum Gebläse­ rad 16 hin konisch verjüngt sein. Die gewölbte Platte 21 steht von der den kleineren Durchmesser aufweisenden Stirnseite des Rings 22 axial ab.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 4 erstreckt sich die gewölbte Platte 21 über mehr als 180° Umfangswinkel des Rings 20 und damit der Ansaugöffnung 11. Während die gewölbte Platte 21 in Fig. 3 geschlossenflächig ist, weist sie in Fig. 4 mindestens eine Aussparung 23 auf, die von der freien Stirnseite der gewölbten Platte 21 her eingeschnitten ist. Die Länge der gewölbten Platte 21 in Umfangsrichtung, ferner die Anzahl und Abmessung der Aussparungen 23 und die Eintauchtiefe in das Gebläserad sind individuell an das einzelne Gebläse anzupassen, um eine maximale Geräuschreduzierung zu erreichen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 erstreckt sich die gewölbte Platte 21 über 360° Umfangswinkel des Rings 22. Zur Illustration der Eintauchtiefe der gewölbten Platte 21 und des Rings 22 in das Gebläserad 16 ist in Fig. 3-5 das Gebläserad 16 mit Radflügeln 161 jeweils strichliniert angedeutet.

Claims (8)

1. Gebläse, insbesondere für eine Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage in Fahrzeugen, mit einem mindestens eine axiale Ansaugöffnung aufweisenden Gehäuse und mit einem im Gehäuse drehend angeordneten Gebläserad, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ansaugöffnung (11) ein das Rotieren turbulenter Luftströmungen um die Ansaugöffnung (11) verhindernder Strömungsgleichrichter (17) angeordnet und am Gehäuse (10) festgelegt ist.

2. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsgleichrichter (17) in das Innere des Gebläserads (16) hineinragt.

3. Gebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsgleichrichter (17) mindestens einen plattenförmigen Steg (19) aufweist, der sich längs einer Sehne oder dem Durchmesser der Ansaugöffnung (11) erstreckt und endseitig bis zum Öffnungsrand der Ansaugöffnung (11) reicht.

4. Gebläse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere sich kreuzende, plattenförmige Stege (18) zu einem Steggitter zusammengesetzt sind.

5. Gebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsgleichrichter (17) als eine in der Ansaugöffnung (11) koaxial angeordnete, gewölbte Platte (21) ausgebildet ist, die sich im radialen Abstand vom Öffnungsrand der Ansaugöffnung (11) über mindestens einen Teil der Umlauflänge des Öffnungsrands erstreckt.

6. Gebläse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gewölbte Platte (21) mindestens eine von einer Stirnseite aus eingebrachte Aussparung (23) aufweist.

7. Gebläse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gewölbte Platte (21) an einem in das Gebläserad (16) einkragenden Ring (22) einstückig ausgebildet ist, der am Gehäuse (10) befestigt ist.

8. Gebläse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (22) sich zum Gebläserad (16) hin konisch verjüngt und daß die gewölbte Platte (21) von der den kleineren Durchmesser aufweisenden Stirnseite des Rings (22) axial absteht.