DE19854756C1

DE19854756C1 - Ringkanalgebläse

Info

Publication number: DE19854756C1
Application number: DE1998154756
Authority: DE
Inventors: Ruediger Galtz
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2018-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ringkanalgebläse, insbesondere zur Brennluftförderung bei Heizgeräten wie Fahrzeugheizgeräten, mit einem Ringkanal in einem Gehäuseteil, das eine Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung sowie dazwischenliegend einen Unterbrecher umfaßt, wobei der Ringkanal die Ein- und die Auslaßöffnung miteinander verbindet, und mit einem Laufrad (10), dessen Schaufeln (12, 12', 14, 16, 18, 18', 20, 22, 24, 26, 28) in dem Laufrad (10) Schaufelkammern (34) mit einer dem Ringkanal zugewandten offenen Stirnseite bilden, welche in radialer Richtung alle im wesentlichen gleiche räumliche Ausdehnung haben und sich von einem Innenrand (30) zu einem Außenrand (32) der Schaufelkammer (34) erstrecken, wobei die Schaufeln in wenigstens zwei Gruppen (38, 38', 40, 40') eingeteilt sind. DOLLAR A Ein Ringkanalgebläse mit reduzierter Geräuschemission und subjektiv angenehmerem Frequenzspektrum wird geschaffen, indem eine Gruppe mindestens zwei Schaufeln mit unterschiedlicher Schaufelform in der dem Ringkanal zugewandten Stirnseite des Laufrads umfaßt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ringkanalgebläse, insbesondere zur Brennluftförderung bei Heizgeräten wie Fahrzeugheizgeräten, mit einem Ringkanal in einem Gehäuseteil, das eine Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung sowie dazwischenliegend einen Unterbrecher umfaßt, wobei der Ringkanal die Ein- und die Auslaßöffnung miteinander verbindet, und mit einem Laufrad, dessen Schaufeln in dem Laufrad Schaufelkammern mit einer dem Ringkanal zugewandten offenen Stirnseite bilden, welche in radialer Richtung alle im wesentlichen gleiche räumliche Ausdehnung haben und sich von einem Innenrand zu einem Außenrand der Schaufelkammer erstrecken, wobei die Schaufeln in wenigstens zwei Gruppen eingeteilt sind.

Ein Ringkanalgebläse dieser Art ist aus der DE-AS 21 63 011 bekannt, bei dem die nach vorwärts gekrümmten Schaufeln alle dieselbe Schaufelform haben und mit ungleichförmigem Teilungswinkel über den Umfang des Laufrads verteilt sind, wobei die Gruppeneinteilung in Abhängigkeit vom Teilungswinkel der Schaufeln erfolgt und jeweils einander diametral gegenüberstehende Schaufelgruppen gebildet sind, die über verschiedene, untereinander nicht teilbare Sektorwinkel verteilt sind. Diese Anordnung soll hochfrequente Resonanzgeräusche vermeiden. Dennoch liegt üblicherweise insbesondere eine Geräuschkomponente, die entsteht, wenn die einzelnen Schaufeln den Unterbrecher saug- und druckseitig überstreichen, in einem für den Menschen gut wahrnehmbaren, unangenehmen Frequenzbereich.

Die DE 30 14 425 A1 beschreibt eine Seitenkanalpumpe, deren Laufrad Schaufelzellen aufweist, die in ihrer Länge zur Laufradmitte hin zwischen einer kurzen und einer langen Schaufelzelle alternieren. Die Zellen sind auf diese Weise zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Pumpe einem zugehörigen Seitenkanal angepaßt, dessen Außenkontur zur Laufradmitte konzentrisch ist und dessen Innenkontur sich zur Auslaßöffnung hin spiralförmig dergestalt verjüngt, daß der Abstand der Innenkontur von der Laufradmitte an der Einlaßöffnung dem Abstand einer langen Schaufelzelle und an der Auslaßöffnung dem Abstand einer kurzen Schaufelzelle von der Laufradmitte entspricht.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ringkanalgebläse mit reduzierter Geräuschemission und subjektiv angenehmerem Frequenzspektrum zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem Ringkanalgebläse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß eine Gruppe mindestens zwei Schaufeln mit unterschiedlicher Schaufelform in der dem Ringkanal zugewandten Stirnseite des Laufrads umfaßt.

Beim Vorbeistreichen am Unterbrecher erzeugt jede einzelne Schaufelform ein spezifisches Frequenzspektrum. Durch den Wechsel der Schaufelformen überlagern sich die einzelnen Spektren zu einem insgesamt subjektiv angenehmerem Rauschen.

Die Schaufeln können dabei ausgehend von der dem Ringkanal zugewandten Stirnseite ähnlich der aus der DE-OS 15 79 792 bekannten Art unter einem Neigungswinkel zur Drehachse, d. h. unter einem Anstellwinkel, schräg nach hinten zu einem Grund der Schaufelkammer verlaufen. Der Anstellwinkel kann in radialer Richtung einheitlich sein. Alternativ kann, wie in der DE-AS 21 63 011 beschrieben, am Außenrand der Schaufelkammer ein Außenanstellwinkel vorliegen, der sich von einem Innenanstellwinkel am Innenrand unterscheidet. Ferner ist es möglich, daß die Schaufeln in einer schraubenförmigen Fläche bestimmter Neigung angeordnet sind, wie dies beispielsweise in der DE 39 39 957 C2 offenbart ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das überlagerte Frequenzspektrum läßt sich noch wirksamer zu einem subjektiv angenehmen Rauschen verbreitern, wenn eine Gruppe mehr als zwei, insbesondere mehr als drei Schaufeln mit unterschiedlicher Schaufelform umfaßt.

Bei der Wahl der Anzahl der Gruppen hat man zwar prinzipiell große Freiheit; sinnvollerweise umfaßt jedoch das Laufrad wenigstens vier unterschiedliche Gruppen.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfaßt wenigstens eine Gruppe Schaufeln mit wenigstens zwei unterschiedlichen Teilungswinkeln, wobei vorliegend unter Teilungswinkel der Winkel zwischen zwei benachbarten Schaufeln, gemessen am Innenrand der Schaufelkammer, verstanden wird. Vorteilhaft hat jede Schaufel einer Gruppe einen anderen Teilungswinkel. Durch die Kombination von unterschiedlichen Schaufelformen mit wechselnden Teilungswinkeln kann die Geräuschemission weiter reduziert werden.

Das Laufrad, welches üblicherweise ein Urformteil ist, kann auf einfache Weise werkzeugfallend gewuchtet gefertigt werden, falls sich jeweils zwei Gruppen auf dem Laufrad diametral gegenüberliegen und Schaufeln umfassen, die in der Stirnseite sowie in zur Stirnseite parallelen Ebenen punktsymmetrisch zu einem Mittelpunkt des Laufrads sind.

Ein werkzeugfallend gewuchtetes Laufrad läßt sich über entsprechende Verteilung der Schaufelmassen (beispielsweise durch Variation von Wandstärke und/oder Form der Schaufeln) erzielen. Wenn der Teilungswinkel am Innenrand der Schaufelkammer für jede Schaufel unterschiedlich ist, d. h. keine zwei gleichen Teilungswinkel vorliegen, kann über eine Anpassung der Teilungswinkel der gewünschte Wuchtzustand erreicht werden.

Die Schaufeln können in der dem Ringkanal zugewandten Stirnseite der Schaufelkammer bzw. des Laufrads im wesentlichen jede Form annehmen, wobei sich bei einer Ausführung des Laufrads als Urformteil Einschränkungen zum Beispiel durch das Erfordernis der Entformbarkeit ergeben. Mögliche Schaufelformen sind: linear radial oder nicht radial, nach vorne oder hinten gekrümmt, mit einheitlichem Krümmungsradius, mit abschnittsweise wechselndem Krümmungsradius, als Teil einer logarithmischen Spirale, etc. Zur Geräuschreduzierung bzw. Verlagerung der Geräuschemission in einen angenehmeren Frequenzbereich ist es dabei bereits ausreichend, wenn die Schaufelformen wenigstens zweier Schaufeln einer Gruppe sich durch wenigstens abschnittsweise unterschiedliche Krümmungsradien in der dem Ringkanal zugewandten Stirnseite des Laufrads unterscheiden.

Nachfolgend ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Stirnseite eines Laufrads eines Ringkanalgebläses;

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch das Laufrad entlang der Linie II-II der Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Laufrad gezeigt, von dem der Übersichtlichkeit halber nur einige Schaufeln 12 bis 28 sowie 12' und 18' wiedergegeben sind. Die Schaufeln besitzen in radialer Richtung alle eine gleich große Ausdehnung und erstrecken sich von einem Innenrand 30 zu einem Außenrand 32. Je zwei benachbarte Schaufeln bilden im Laufrad 10 Schaufelkammern 34, die an einer Stirnseite 42 des Laufrads 10 offen sind und in Richtung einer Drehachse 44 desselben von dem Innenrand 30 über eine tiefste Stelle der Schaufelkammer 34, einen sogenannten Grund 36, zu dem Außenrand 32 verlaufen, der sich im wesentlichen auf derselben Höhe wie der Innenrand 30 befindet.

Der Stirnseite 42 des Laufrads 10 unmittelbar gegenüber liegt ein nicht gezeigter Ringkanal, der in an sich bekannter Weise eine Einlaß- mit einer Auslaßöffnung des Ringkanalgebläses verbindet. Die vorliegende Erfindung ist nicht an eine bestimmte Ausbildung des Ringkanals oder der übrigen Komponenten des Ringkanalgebläses gebunden, so daß auf diese Bauteile nicht näher eingegangen wird.

Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, sind die Schaufeln in vier Gruppen 38, 40, 38' und 40' zusammengefaßt, wobei die Gruppe 38 die Schaufeln 12, 14, 16 und 18 und die Gruppe 40 die Schaufeln 20, 22, 24, 26 und 28 umfaßt. Die Gruppe 38' steht der Gruppe 38 diametral gegenüber und besitzt Schaufeln, die in der Stirnseite 42 und in zur Stirnseite parallelen, durch das Laufrad 10 verlaufenden Ebenen punktsymmetrisch zu einem Mittelpunkt M des Laufrads 10 sind, wie dies anhand der Schaufeln 12' und 18' beispielhaft gezeigt ist. Gleiches gilt für die der Gruppe 40 diametral gegenüberliegende Gruppe 40'.

Die Schaufeln 12 bis 18 der Gruppe 38 weisen Teilungswinkel α₁, α₂ und α₃ auf, wobei die Winkel α am Innenrand 30 zwischen zwei benachbarten Schaufeln bestimmt werden. Während die Teilungswinkel α₁, und α₂ übereinstimmen und etwa 15° betragen, erstreckt sich α₃ über etwa 30°. Demgegenüber sind die Teilungswinkel α₅, α₆, α₇ und α₈ der Schaufeln 20 bis 28 der Gruppe 40 so bestimmt, daß jeweils benachbarte Winkel unterschiedlich sind. In der Summe überdecken die Winkel α₅, α₆, α₇ und α₈ einen Winkel von im wesentlichen 100°.

Zwischen der in Drehrichtung (in Fig. 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet) des Laufrads 10 letzten Schaufel 18 der Gruppe 38 und der ersten Schaufel 20 der Gruppe 40 ist ein Winkel α₄ vorgesehen, der sich von den benachbarten Winkeln α₃ und α₅ unterscheidet und etwa 10° beträgt. Dieser Winkel wird der Gruppe 38 zugerechnet, so daß die Gruppe 38 insgesamt einen Winkelbereich von ca. 70° einnimmt. Ein Teilungswinkel α₉ zwischen den Schaufeln 28 und 12' beträgt ungefähr 10° und vervollständigt den Winkelbereich der Gruppe 40 zu 110°.

Die Schaufel 12 der Gruppe 38 besitzt in der Stirnseite 42 des Laufrads 10 eine lineare Form und verläuft im wesentlichen radial vom Innenrand 30 zum Außenrand 32. Die Schaufeln 14 und 18 haben beide eine in Drehrichtung des Laufrades 10 nach vorne gekrümmte Schaufelform mit gleichem Krümmungsradius und unterscheiden sich lediglich durch ihre Innenwinkel am Innenrand 30 sowie ihre Außenwinkel am Außenrand 32 (in Fig. 1 sind Innen- und Außenwinkel allgemein mit β bzw. γ bezeichnet). Unter dem Innen- und Außenwinkel β, γ wird dabei derjenige Winkel zwischen einschließlich 0° und 90° verstanden, unter dem eine Tangente an eine Schaufel eine Tangente an den Innen- bzw. Außenrand 30, 32 schneidet, wobei beim Anlegen der Tangente an die Schaufel ein eventuell vorhandener Übergangsbereich, z. B. ein Glättungsradius oder dergleichen, außer Betracht bleibt.

Die zwischen den Schaufeln 14 und 18 plazierte Schaufel 16 ist nach hinten gekrümmt und weist einen einheitlichen Krümmungsradius auf.

Alle Schaufeln 20 bis 28 der Gruppe 40 sind nach vorne gekrümmt und unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Formen durch ihre Krümmungen sowie ihre Innen- und/oder Außenwinkel β, γ. Die Schaufel 22 besitzt einen inneren Abschnitt mit einem Krümmungsradius R₁, an den sich ein Abschnitt mit einem Krümmungsradius R₂ und tangential an diesen ein linearer Abschnitt anschließt, welcher in den Außenrand 32 mündet. Die Schaufel 26 ist als Teil einer logarithmischen Spirale ausgebildet; die Schaufel 28 umfaßt zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Krümmungsradien R₃ und R₄.

Die Schaufelformen der Gruppe 38' sind, wie bereites erwähnt, in der Stirnseite 42 und in zur Stirnseite 42 parallelen, durch das Laufrad 10 verlaufenden Ebenen punktsymmetrisch zu dem Mittelpunkt M des Laufrads 10, so daß sie sich aus denjenigen der Gruppe 38 durch Drehung um den Mittelpunkt M um einen Winkel von 180° ergeben und Teilungswinkel α₁' bis α₄' am Innenrand 30 aufweisen, die den Teilungswinkeln α₁ bis α₄ entsprechen. In gleicher Weise lassen sich die Schaufeln 20 bis 28 der Gruppe 40 durch eine Drehung mit dem Zentrum M um einen Winkel der Größe 180° in diejenigen der Gruppe 40' überführen.

Bezugszeichenliste

10

Laufrad

12

,

14

,

16

,

18

Schaufel (von

38

)

12

',

18

'Schaufel (von

38

')

20

,

22

,

24

,

26

,

28

Schaufel (von

40

)

30

Innenrand

32

Außenrand

34

Schaufelkammer

36

Grund

38

,

40

Gruppe

38

',

40

'Gruppe

42

Stirnseite

44

Drehachse
MMittelpunkt
α₁

, α₂

, α₃

, α₄

Teilungswinkel (von

38

)
α₁

', α₂

', α₃

', α₄

'Teilungswinkel (von

38

')
α₅

, α₆

, α₇

, α₈

, α₉

Teilungswinkel (von

40

)
βInnenwinkel
γAußenwinkel
R₁

, R₂

, R₃

, R₄

Krümmungsradius

Claims

1. Ringkanalgebläse, insbesondere zur Brennluftförderung bei Heizgeräten wie Fahrzeugheizgeräten, mit einem Ringkanal in einem Gehäuseteil, das eine Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung sowie dazwischenliegend einen Unterbrecher umfaßt, wobei der Ringkanal die Ein- und die Auslaßöffnung miteinander verbindet, und mit einem Laufrad (10), dessen Schaufeln (12, 12', 14, 16, 18, 18', 20, 22, 24, 26, 28) in dem Laufrad (10) Schaufelkammern (34) mit einer dem Ringkanal zugewandten offenen Stirnseite (42) bilden, welche in radialer Richtung alle im wesentlichen gleiche räumliche Ausdehnung haben und sich von einem Innenrand (30) zu einem Außenrand (32) der Schaufelkammer (34) erstrecken, wobei die Schaufeln (12, 12', 14, 16, 18, 18', 20, 22, 24, 26, 28) in wenigstens zwei Gruppen (38, 38', 40, 40') eingeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe (38, 38', 40, 40') mindestens zwei Schaufeln (12, 12', 14, 16, 18, 18', 20, 22, 24, 26, 28) mit unterschiedlicher Schaufelform in der dem Ringkanal zugewandten Stirnseite (42) des Laufrads (10) umfaßt.

2. Ringkanalgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe (38, 38', 40, 40') mehr als zwei, insbesondere mehr als drei Schaufeln (12, 12', 14, 16, 18, 18', 20, 22, 24, 26, 28) mit unterschiedlicher Schaufelform umfaßt.

3. Ringkanalgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (10) wenigstens vier unterschiedliche Gruppen (38, 38', 40, 40') umfaßt.

4. Ringkanalgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Gruppe (38, 38', 40, 40') Schaufeln (12, 12', 14, 16, 18, 18', 20, 22, 24, 26, 28) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Teilungswinkeln (α₁ bis α₉, α₁' bis α₄') am Innenrand (30) der Schaufelkammer (34) umfaßt.

5. Ringkanalgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils zwei Gruppen (38, 38', 40, 40') auf dem Laufrad (10) diametral gegenüberliegen und Schaufeln (12, 12', 14, 16, 18, 18', 20, 22, 24, 26, 28) umfassen, die in der Stirnseite (42) sowie in zur Stirnseite (42) parallelen Ebenen punktsymmetrisch zu einem Mittelpunkt (M) des Laufrads (10) sind.

6. Ringkanalgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilungswinkel (α₁ bis α₉, α₁' bis α₄') am Innenrand (30) der Schaufelkammer (34) für jede Schaufel (12, 12', 14, 16, 18, 18', 20, 22, 24, 26, 28) unterschiedlich ist.

7. Ringkanalgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelformen wenigstens zweier Schaufeln (22, 28) einer Gruppe (40) sich durch wenigstens abschnittsweise unterschiedliche Krümmungsradien (R₁, R₂, R₃, R₄) in der dem Ringkanal zugewandten Stirnseite (42) des Laufrads (10) unterscheiden.

8. Ringkanalgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Gruppe (38) wenigstens eine in Drehrichtung des Laufrads (10) nach vorne gekrümmte (14, 18) sowie zumindest eine in Drehrichtung des Laufrads nach hinten gekrümmte (16) Schaufel umfaßt.

9. Ringkanalgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelform wenigstens einer Schaufel (26) einer Gruppe (40) in der dem Ringkanal zugewandten Stirnseite (42) des Laufrads (10) als Teil einer logarithmischen Spirale ausgebildet ist.