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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalventilator, der die Dicke verkleinern, die Leistung erhöhen und das Geräusch reduzieren kann.
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Stand der Technik
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Die elektronischen Produkte (wie Notebook oder Tablet-PC) sind immer kompakter. Da der Innenraum des elektronischen Produkts sehr klein ist, muss die Dicke des Kühlventilators im elektronischen Produkt verkleinert werden. Dadurch wird die Kühlwirkung des Kühlventilators reduziert. Zudem kann der Luftstrom des Kühlventilators nicht gleichmäßig durch die Luftaustrittsöffnung des Kühlventilators ausfließen.
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Aus dem
taiwanesischen Patent 201303165 ist ein Zentrifugalventilator bekannt, der auf der Stirnseite der Radnabe eine Vielzahl von Schaufeln aufweist. Die zweiten Enden der Schaufeln definieren eine geometrische Form, der einen größten Außendurchmesser hat. Zwischen den benachbarten zweiten Enden der Schaufeln ist ein Abstand vorhanden, der kleiner ist als der größte Außendurchmesser der geometrischen Form.
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Dieser Zentrifugalventilator kann zwar die Kühlwirkung erhöhen, hat jedoch ein anderes Problem. Da die Schaufeln auf der Stirnseite der Radnabe angeordnet sind, wird die axiale Höhe des Schaufelrads und somit des Ventilatorrahmens vergrößert. Wie aus 4 des Patents 201303165 ersichtlich ist, enthält die Höhe des Ventilatorrahmens die Höhe der Seitenwandung und die Höhe der oberen Luftaustrittsöffnung oder Lufteintrittsöffnung. Die Höhe des Ventilatorrahmens entspricht der Höhe des Schaufelrads. Dadurch hat dieser Zentrifugalventilator eine große Dicke und ist somit nicht geeignet für einen kleinen Innenraum des elektronischen Produkts.
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Aus diesem Grund hat der Erfinder die vorliegende Erfindung entwickelt, um die obengenannten Nachteile der herkömmlichen Lösung zu beseitigen.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugalventilator zu schaffen, der die Dicke verkleinern, die Leistung erhöhen und das Geräusch reduzieren kann. Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Zentrifugalventilator gelöst, der umfasst: einen Ventilatorrahmen, der eine geschlossene obere und untere Seite und einen Aufnahmeraum aufweist, wobei der Ventilatorrahmen mindestens eine Lufteintrittsöffnung und mindestens eine Luftaustrittsöffnung besitzt, wobei die Lufteintrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnung mit dem Aufnahmeraum verbunden sind und sich an einer Seite und der anderen Seite des Ventilatorrahmens befindet, und ein Schaufelrad, das im Aufnahmeraum angeordnet ist und eine Vielzahl von Schaufeln, einen Erstreckungsteil und eine Radnabe aufweist, wobei sich der Erstreckungsteil von der Umfangsseite der Radnabe nach außen erstrecken, wobei an der der Radnabe abgewandten Seite des Erstreckungsteils die Schaufeln angeordnet sind, wobei die Schaufeln jeweils ein vorderes Ende und ein hinteres Ende besitzen, wobei die hinteren Enden der Schaufeln eine geometrische Form definieren, wobei zwischen der geometrischen Form und der Radnabe ein Führungsraum gebildet ist, wobei die Schaufeln zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende eine Länge haben, wobei die Breite des Führungsraums größer oder gleich wie die Länge der Schaufeln ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 eine Explosionsdarstellung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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2 eine perspektivische Darstellung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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3 eine Draufsicht des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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4A eine weitere Draufsicht des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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4B eine weitere Draufsicht des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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4C eine weitere Draufsicht des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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5A ein Diagramm des Geräusches des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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5B ein Diagramm der Prominence-Ratio des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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6A ein Diagramm des Geräusches der herkömmlichen Lösung
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6B ein Diagramm der Prominence-Ratio der herkömmlichen Lösung,
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7 eine weitere Explosionsdarstellung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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8A eine Explosionsdarstellung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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8B eine weitere Explosionsdarstellung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
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Die 1 und 2 zeigen das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in Verbindung mit 3 ersichtlich ist, wird der Zentrifugalventilator 1 in einem elektronischen Produkt (wie Notebook, Tablet-PC, IPAD oder smart wearable products, nicht dargestellt) installiert. Der Zentrifugalventilator 1 umfasst einen Ventilatorrahmen 11 und ein Schaufelrad 13. Der Ventilatorrahmen 11 weist eine geschlossene obere und untere Seite und einen Aufnahmeraum 117 auf. Der Ventilatorrahmen 11 besitzt mindestens eine Lufteintrittsöffnung 118, mindestens eine Luftaustrittsöffnung 119, einen Deckel 111, einen Boden 112, einen Sperrteil 113 und eine Seitenwandung 114. Die Lufteintrittsöffnung 118 und die Luftaustrittsöffnung 119 sind mit dem Aufnahmeraum 117 verbunden und befinden sich an einer Seite und der anderen Seite (der benachbarten Seite) des Ventilatorrahmens 11. D.h. die Lufteintrittsöffnung 118 und die Luftaustrittsöffnung 119 befinden sich an der ersten und zweiten Seitenwand 1141, 1142 der Seitenwandung 114. Der Aufnahmeraum 117, der von dem Deckel 111, dem Boden 112 und der Seitenwandung 114 umgeben ist, ist mit der Lufteintrittsöffnung 118 und der Luftaustrittsöffnung 119 verbunden. Die Seitenwandung 114 erhöht sich von dem Rand des Bodens 112. Auf (der dem Boden 112 abgewandten Seite) der Seitenwandung 114 ist der Deckel 111 angeordnet. Im vorliegenden Ausführung ist die Seitenwandung 114 mit dem Boden 112 einteilig ausgebildet. Der Boden 112 und der Deckel 111 besitzen keine Löcher.
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Auf dem Boden 112 ist eine Lagerbüchse 1121 vorgesehen, die sich in der Mitte des Aufnahmeraums 117 befindet. D.h. Die Lagerbüchse 1121 erstreckt sich von der Mitte des Bodens 112 nach oben. An der Lagerbüchse 1121 ist das Schaufelrad 13 gelagert. Die Seitenwandung 114 beinhaltet eine erste Seitenwand 1141, eine zweite Seitenwand 1142, eine dritte Seitenwand 1143 und eine vierte Seitenwand 1144. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verlaufen die erste und zweite Seitenwand 1141, 1142 vertikal zueinander. Der Sperrteil 113 befindet sich an der Verbindungsstelle der ersten und zweiten Seitenwand 1141, 1142, erstreckt sich in Richtung des Aufnahmeraums 117 und liegt dem Schaufelrad 13 gegenüber. Der Sperrteil 113 dient zum Verhindern eines Rückflusses des Luftstroms von der Luftaustrittsöffnung 119 zu der Lufteintrittsöffnung 118, wodurch eine gegenseitige Störung des eintretenden Luftstroms und des austretenden Luftstroms vermieden wird. Zudem wird das Einführen der Luft in die Lufteintrittsöffnung 118 erleichtert, so dass die Luftmenge und der Luftdruck erhöht und das Geräusch reduziert wird.
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Die Luftaustrittsöffnung 119 befindet sich zwischen dem Sperrteil 113 und der vierten Seitenwand 1144 und liegt der dritten Seitenwand 1143 gegenüber. Die Lufteintrittsöffnung 118 befindet sich zwischen dem Sperrteil 113 und der dritten Seitenwand 1143 und liegt der vierten Seitenwand 1144 gegenüber. Die Luftaustrittsöffnung 119 und die Lufteintrittsöffnung 118 schließen einen Winkel von 30º bis 90º ein. Der Winkel ist durch ein Zentrum, das von der Achse der Radnabe 136 definiert wird, und zwei Linien gebildet, die sich von dem Zentrum zu der Luftaustrittsöffnung 119 und der Lufteintrittsöffnung 118 erstrecken. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel zwischen der Luftaustrittsöffnung 119 und der Lufteintrittsöffnung 118 90º. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. In der Praxis kann der Winkel zwischen der Luftaustrittsöffnung 119 und der Lufteintrittsöffnung 118 entsprechend dem Einsatzraum 30º (4C), 45º (4B) oder 60º (4A) betragen.
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Wie aus den 1 und 3 ersichtlich ist, sind die dritte und vierte Seitenwand 1143, 1144 miteinander verbunden und bilden an der Innenseite einen ersten geraden Abschnitt 1151, einen zweiten geraden Abschnitt 1152, einen Biegeabschnitt 1153 und einen Bogenabschnitt 1156. Der erste gerade Abschnitt 1151 ist der Lufteintrittsöffnung zugewandt. Der Biegeabschnitt 1153 ist an einem Ende mit dem ersten geraden Abschnitt 1151 und am anderen Ende mit dem Bogenabschnitt 1156 verbunden. Der zweite gerade Abschnitt 1152 ist der Luftaustrittsöffnung 119 zugewandt und mit dem anderen Ende des Bogenabschnitts 1156 verbunden. D.h. der erste gerade Abschnitt 1151 erstreckt sich von der dritten Seitenwand 1143 an der Lufteintrittsöffnung 118 und ist in der Richtung der Luftaustrittsöffnung 119 mit dem Biegeabschnitt 1153, dem Bogenabschnitt 1156t und dem zweiten geraden abschnitt 1152 der vierten Seitenwand 1144 an der Luftaustrittsöffnung 119 verbunden.
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Das Schaufelrad 13 ist im Aufnahmeraum 117 angeordnet und weist eine Vielzahl von Schaufeln 131, einen Erstreckungsteil 133 und eine Radnabe 136 auf. Der Erstreckungsteil 133 erstreckt sich von der Umfangsseite der Radnabe 136 nach außen. An der der Radnabe 136 abgewandten Seite des Erstreckungsteils 133 sind die Schaufeln 131 angeordnet. Der Erstreckungsteil 133 ist durch eine Vielzahl von Rippen 1331 gebildet, die sich von der Umfangsseite der Radnabe 136 nach außen erstrecken und jeweils ein freies Ende 13311 besitzen. Die freien Enden 13311 sind miteinander verbunden und bilden einen Ring 134. Die Schaufeln 131 sind an dem Ring 134 angeordnet. Zwischen den Schaufeln sind Luftkanäle 132 gebildet. Zwischen den Rippen 1331 sind Trennräume 135 gebildet, die mit dem Aufnahmeraum 117 verbunden sind. In der Praxis kann der Erstreckungsteil 133 auch durch eine ringscheibenförmige Rippe 1331 gebildet sein, wie es in 7 dargestellt ist. Die Rippe 1331 erstreckt sich von der Umfangsseite der Radnabe 136 nach außen und bildet eine Ringscheibe. Die Schaufeln 131 sind am der Radnabe 136 abgewandten Rand der ringscheibenförmigen Rippe 1331 angeordnet.
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Die Schaufeln 131 besitzen jeweils ein vorderes Ende 1311 und ein hinteres Ende 1312. Die vorderen Enden 1311 der Schaufeln 131 ragen aus der Außenseite des Rings 134 heraus. Die hinteren Enden 1312 der Schaufeln 131 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Innenseite des Rings 134 bündig und liegen der Umfangsseite der Radnabe 136 gegenüber. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. In der Praxis können die hinteren Enden 1312 der Schaufeln 131 auch aus der Innenseite des Rings 134 herausragen. Die hinteren Enden 1312 der Schaufeln 131 definieren eine geometrische Form 1314. Zwischen der geometrischen Form 1314 und der Radnabe 136 ist ein Führungsraum 137 gebildet, der mit dem Aufnahmeraum 117 und den Luftkanälen 132 verbunden ist. Die Schaufeln 131 haben zwischen dem vorderen Ende 1311 und dem hinteren Ende eine Sehnenlänge 1313. Die Breite des Führungsraums 137 ist größer oder gleich wie die Sehnenlänge 1313 der Schaufeln 131. Z.B. die Breite des Führungsraums 137 beträgt 1,5cm und die Sehnenlänge 1313 der Schaufeln 131 beträgt 1,1cm. Oder die Breite des Führungsraums 137 beträgt 1,1cm und die Sehnenlänge 1313 der Schaufeln 131 beträgt 1,1cm.
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Da die Breite des Führungsraums 137 größer oder gleich wie die Sehnenlänge 1313 der Schaufeln 131 ist, fließt die Außenluft radial durch die Lufteintrittsöffnung 118 in den Ventilatorrahmen 11. Die Schaufeln 131 erhöhen den Luftdruck des Luftstroms. Der Luftstrom tritt dann in den Führungsraum 137. Nochmals wird der Luftdruck von den Schaufeln 131 erhöht. Danach fließt der Luftstrom durch die Luftaustrittsöffnung 119 aus. Dadurch wird die Leistung des Ventilators erheblich erhöht. Da die Schaufeln 131 in der radialen Richtung (horizontalen Richtung) der Radnabe 136 angeordnet sind, kann die axiale Höhe der Radnabe 136 und somit des Ventilatorrahmens 11 verkleinert werden, so dass eine kompakte Form des Zentrifugalventilators 1 erreicht werden kann.
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Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich ist, sind die vorderen Enden 1311 der Schaufeln 131 dem Sperrteil 113 zugewandt und bilden mit der dritten und vierten Seitenwand 1143, 1144 einen Kanal 116, der mit den Luftkanälen 132 verbunden ist. Die Breite des Kanals 116 vergrößert sich von dem Biegeabschnitt 1153 zum Bogenabschnitt 1156. Der Kanal 116 beinhaltet eube Hochdruckzone 1161 mit kleinerer Breite und eine Niederdruckzone 1162 mit größerer Breite. Die Hochdruckzone 1161 befindet sich an dem ersten geraden Abschnitt 1151, der mit dem Biegeabschnitt 1153 verbunden ist. Die Niederdruckzone 1162 befindet sich an dem Biegeabschnitt 1153, dem Bogenabschnitt 1156 und der Luftaustrittsöffnung 119. Wenn das Schaufelrad 13 des Zentrifugalventilators 1 gedreht wird, saugt die Schaufeln 131 des Schaufelrads 13 die Außenluft durch die Lufteintrittsöffnung 118 radial in den Ventilatorrahmen 11 und erhöht den Luftdruck. Anschließend tritt der Luftstrom durch die Luftkanäle 132 in den Führungsraum 137 ein. Der Teilstrom an dem ersten geraden Abschnitt 1151 wird von dem hohen Widerstand in der Hochdruckzone 1161 gesperrt und somit von den Schaufeln 131 in den Führungsraum 137 geführt (d.h. der Teilstrom wird von den Schaufeln 131 in den Führungsraum 137 mit niedrigem Druck geführt). Dadurch wird der Luftdruck des Teilstroms nochmals von den Schaufeln 131 erhöht. Danach fließt der Teilstrom durch die Luftkanäle 132 in den Kanal 116 an dem Biegeangschnitt 1153 und dem Bogenabschnitts 1156 der Niederdruckzone 1162. Wenn der Luftstrom durch den Kanal 116 an dem Bogenabschnitt 1156 fließt, wird der Luftdruck von dem Bogenabschnitt 1156 erhöht. Dann fließt der Luftstrom entlang dem zweiten geraden Abschnitt 1152 durch die Luftaustrittsöffnung 119 aus. Der andere Teilstrom fließt direkt durch die Luftkanäle 132 aus der Luftaustrittsöffnung 119. Daher wird die Leistung des Ventilators erhöht.
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Dadurch, dass sich die Lufteintrittsöffnung 119 und die Luftaustrittsöffnung 110 an den Seiten des Ventilatorrahmens 11 befinden und die Breite des Führungsraums 137 größer oder gleich wie die Sehnenlänge 1313 der Schaufeln 131 ist, wird das Geräusch reduziert, die Dicke verkleinert und die Leistung erhöht.
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Die 5A bis 6B zeigen Diagramme des Vergleiches des Geräusches des erfindungsgemäßen Zentrifugalventilators 1 und des herkömmlichen Zentrifugalventilators. Die 6A und 6B zeigen das Frequenzdiagramm des Geräusches und der Prominence-Ratio des herkömmlichen Zentrifugalventilators. Wie aus 6A ersichtlich ist, tritt in einer bestimmten Drehzahl des Zentrifugalventilators ein Spitzenwert P1 auf, der 29dB beträgt. Wie aus 6B ersichtlich ist, tritt an der Stelle des Spitzenwerts P1 in 6A eine höhere Prominence-Ratio auf, die nahe an 7dB liegt.
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Die 5A und 5B zeigen das Frequenzdiagramm des Geräusches und der Prominence-Ratio des erfindungsgemäßen Zentrifugalventilators 1. Wie aus 5A ersichtlich ist, beträgt der Spitzenwert des erfindungsgemäßen Zentrifugalventilators 1 ca. 19dB. Wie aus Figur bB ersichtlich ist, tritt an der Stelle des Spitzenwerts in 5A eine höhere Prominence-Ratio auf, die nahe an 5dB liegt. Wenn die Prominence-Ratio 6dB überschreitet, wird ein Geräusch erzeugt. Aus dem obengenannten Vergleich ist zu entnehmen, dass das Geräusch des erfindungsgemäßen Zentrifugalventilators 1 niedriger ist als das des herkömmlichen Zentrifugalventilators. Daher kann der erfindungsgemäße Zentrifugalventilator das Geräusch reduzieren.
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Die 8A und 8B zeigen das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die Schaufeln 131 versetzt auf dem Ring 134 angeordnet. D.h. ein Teil der Schaufeln 131 sind auf der oberen Seite des Rings 134 und der andere Teil der Schaufeln 131 sind versetzt auf der unteren Seite des Rings 134 angeordnet.
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Dadurch, dass die Schaufeln 131 versetzt auf der oberen und unteren Seite des Rings 134 angeordnet sind, wird das Geräusch des Ventilators reduziert.
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Daher weist die Erfindung folgende Vorteile auf:
- 1. Verkleinerung der Dicke,
- 2. Erhöhung der Leistung des Zentrifugalventilators,
- 3. Reduzierung des Geräusches.
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Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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