DE202017100191U1

DE202017100191U1 - Lüfterrrad mit vordefinierter Abströmrichtung

Info

Publication number: DE202017100191U1
Application number: DE202017100191.1U
Authority: DE
Original assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2027-01-17

Abstract

Lüfterrad (1) mit einer Bodenscheibe (3) und einer Deckscheibe (2), die eine axiale Eintrittsöffnung aufweist, sowie einem zwischen der Bodenscheibe (3) und der Deckscheibe (2) angeordneten und aus Lüfterradschaufeln (4) gebildeten Schaufelkranz zur Förderung eines Fördermediums, wobei die Bodenscheibe (3) einen Bodenscheibenrandabschnitt (6) aufweist, der über einen an die Bodenscheibe (3) angrenzenden Außenrand (7) des Schaufelkranzes radial hervorsteht, und/oder die Deckscheibe (2) einen Deckscheibenrandabschnitt (5) aufweist, der über einen an die Deckscheibe (2) angrenzenden Außenrand (8) des Schaufelkranzes radial hervorsteht, wobei der Bodenscheibenrandabschnitt (6) gegenüber einer stetigen Verlängerung (10) eines radial einwärts unmittelbar angrenzenden Abschnitts der Bodenscheibe (3) um einen Winkel α und/oder der Deckscheibenrandabschnitt (5) gegenüber einer stetigen Verlängerung (11) eines radial einwärts unmittelbar angrenzenden Abschnitts der Deckscheibe (2) um einen Winkel β in einer axialen Richtung geneigt sind, und wobei die Winkel α und β in einem Wertebereich von –π/2 ≤ α, β ≤ π/2 liegen, so dass eine von einer radialen Abströmung abweichende Strömungsrichtung des Fördermediums einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lüfterrad mit einer vordefinierten Abströmrichtung, insbesondere zum Einsatz in einem Ventilator.
Gattungsgemäße Lüfterräder sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der Offenbarung der DE 20 2015 106 910 U1 .
Der Erfindung liegt im Lichte der bekannten Ausgestaltungen die Aufgabe zugrunde, konstruktionsbedingte Einflüsse auf das Geräuschverhalten und/oder den aerodynamischen Wirkungsgrad beim Einbau in Geräten sowie die Kosten für die Herstellung zu minimieren.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Schutzanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Lüfterrad mit einer Bodenscheibe und einer Deckscheibe vorgeschlagen, die eine axiale Eintrittsöffnung aufweist, sowie einem zwischen der Bodenscheibe und der Deckscheibe angeordneten und aus Lüfterradschaufeln gebildeten Schaufelkranz zur Förderung eines Fördermediums. Die Bodenscheibe weist einen Bodenscheibenrandabschnitt auf, der über einen an die Bodenscheibe angrenzenden Außenrand des Schaufelkranzes radial hervorsteht. Die Deckscheibe umfasst einen Deckscheibenrandabschnitt, der über einen an die Deckscheibe angrenzenden Außenrand des Schaufelkranzes radial hervorsteht. Der Bodenscheibenrandabschnitt ist gegenüber einer stetigen Verlängerung eines radial einwärts unmittelbar angrenzenden Abschnitts der Bodenscheibe um einen Winkel α, der Deckscheibenrandabschnitt ist gegenüber einer stetigen Verlängerung eines radial einwärts unmittelbar angrenzenden Abschnitts der Deckscheibe um einen Winkel β in einer axialen Richtung geneigt, wobei die Winkel α und β in einem Wertebereich von –π/2 ≤ α, β ≤ π/2 liegen, so dass eine von einer radialen Abströmung abweichende Strömungsrichtung des Fördermediums einstellbar ist.
Die Winkel α und β werden im Querschnitt gesehen positiv gegen den Uhrzeigersinn gegenüber der stetigen Verlängerung der Bodenscheibe bzw. Deckscheibe gemessen, wie es sich auch aus den nachfolgend beschriebenen Figuren ergibt.
Die erfindungsgemäße Lehre erkennt, dass sich durch geeignete Ausgestaltungen der Winkelbeträge von α und β eine von der im Wesentlichen radialen abweichende Strömungsrichtung des Fördermediums derart einstellen lässt, dass insbesondere verschlechternde Einflüsse auf das Geräuschverhalten und/oder den aerodynamischen Wirkungsgrad beim Einbau von Radialventilatoren in Geräten minimiert werden.
Dabei ist vorteilhaft, dass in Abhängigkeit einer gerätespezifischen Einbausituation wie beispielsweise symmetrische oder asymmetrische Umhausungen oder Störstellen spezifisch einstellbare Abströmrichtungen abweichend von der radialen Richtung realisierbar sind, so dass die einbaubedingte Geräuschverschlechterung und/oder Wirkungsgradverschlechterung zumindest teilweise reduziert ist. Der Winkelbereich der Winkel α und β ist hierbei spezifisch begrenzt, dass eine einteilige Spritzgussherstellung mit weitgehend reduzierten Hinterschneidungen den Einsatz von einfachen Spritzgusswerkzeugen unterstützt und die Kosten zur Herstellung des Lüfterrads reduziert werden.
In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Lüfterradschaufeln in Laufrichtung gesehen rückwärts gekrümmt sind.
Bei dem Lüfterrad wird in einer günstigen Variante vorgesehen, dass der Winkel α in einem Wertebereich von –π/2 < α < 0, weiter bevorzugt in einem Wertebereich von –π/4 < α < –π/40 liegt.
Der Winkel β ist vorzugsweise in einem Wertebereich von 0 < β < π/2, weiter bevorzugt in einem Wertebereich von π/40 < β < π/4.
In einer Weiterbildung ist das Lüfterrad dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenscheibenrandabschnitt in mehrere Unterabschnitte unterteilbar ist, wobei ein radial innen liegender Abschnitt in einem Winkel α1 und ein an den ersten Abschnitt radial außen angrenzender zweiter Abschnitt in einem Winkel α2 geneigt ist, wobei sich die Winkel α1 und α2 betragsmäßig um mindestens π/40 (= 4,5°) unterscheiden. In einer Ausgestaltung bildet der zweite Abschnitt den radial außen liegenden Abschnitt.
Ferner ist eine Ausführung vorteilhaft, bei der ein Übergang zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt des Bodenscheibenrandabschnitts stetig und ohne Knick ausgebildet ist.
Ebenfalls in einer Weiterbildung ist das Lüfterrad dadurch gekennzeichnet, dass der Deckscheibenrandabschnitt in mehrere Unterabschnitte unterteilbar ist, wobei ein radial innen liegender Abschnitt in einem Winkel β1 und ein an den ersten Abschnitt radial außen angrenzender zweiter Abschnitt in einem Winkel β2 geneigt ist, wobei sich die Winkel β1 und β2 betragsmäßig um mindestens π/40 (= 4,5°) unterscheiden.
Ferner ist eine Ausführung vorteilhaft, bei der ein Übergang zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt des Deckscheibenrandabschnitt stetig und ohne Knick ausgebildet ist.
In einer ersten Variante des Lüfterrads ist ein Außendurchmesser der Bodenscheibe D_BS größer als ein Außendurchmesser der Deckscheibe D_DS. In einer alternativen Lösung ist ein Außendurchmesser der Deckscheibe D_DS größer ist als ein Außendurchmesser der Bodenscheibe D_BS. In beiden Varianten weisen die Winkel α und β betragsmäßig einen Wert von mindestens π/40 (= 4,5°) auf.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel des Lüfterrads ist/sind der Winkel α und/oder der Winkel β entlang eines Laufradumfangs unkonstant.
Auch ist eine Lösung umfasst, bei welcher der Winkel α und/oder der Winkel β an mindestens einer umfänglichen Position betragsmäßig um mindestens π/40 (= 4,5°) von einem jeweiligen umfänglichen Mittelwert abweichen.
In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Außendurchmesser der Bodenscheibe D_BS und/oder der Außendurchmesser der Deckscheibe D_DS entlang eines Laufradumfangs unkonstant ist/sind. Günstig sind wellenartige Strukturen des Außenumfangrandes, wobei der Verlauf stetig ist.
Auch ist als Ausführungsbeispiel umfasst, dass der Außendurchmesser der Bodenscheibe D_BS und/oder der Außendurchmesser der Deckscheibe D_DS an mindestens einer umfänglichen Position betragsmäßig um mindestens 1%, weiter bevorzugt mindestens 3% von einem jeweiligen umfänglichen Mittelwert abweichen.
Auch ist günstig, dass die Laufradschaufeln des Schaufelkranzes im Querschnitt eine strömungsoptimierte Profilform aufweisen.
Sämtliche offenbarten Merkmale wirken sich günstig auf die zu lösende Aufgabe aus und ermöglichen eine Anpassung der Abströmung zur Verbesserung des Geräuschverhaltens und/oder des Wirkungsgrades im eingebauten Zustand und/oder zur Reduzierung der Kosten zur Herstellung.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
1 eine obere Hälfte einer seitlichen Schnittansicht eines Lüfterrads in einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine obere Hälfte einer seitlichen Schnittansicht eines Lüfterrads in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die Figuren sind beispielhaft schematisch und dienen zum besseren Verständnis der Erfindung. Gleiche Bezugszeichen benennen gleiche Teile in allen Ansichten.
In 1 ist die obere Hälfte eines um die Rotationsachse R rotationssymmetrischen Lüfterrads 1 in einem seitlichen Querschnitt dargestellt. Das Lüfterrad 1 umfasst eine Bodenscheibe 3, eine Deckscheibe 2 mit einer axialen Eintrittsöffnung sowie einem zwischen der Bodenscheibe 3 und der Deckscheibe 2 angeordneten und aus Lüfterradschaufeln 4 gebildeten Schaufelkranz zur Förderung eines Fördermediums. Die Lüfterradschaufeln 4 verbinden die Deckscheibe 2 und die Bodenscheibe 3 und erstrecken sich mit im Querschnitt gesehen strömungsoptimierter Profilform nach radial außen. Die Bodenscheibe 3 weist einen Bodenscheibenrandabschnitt 6 auf, der über den an die Bodenscheibe 3 angrenzenden Außenrand 7 des Schaufelkranzes radial hervorsteht und die Deckscheibe 2 weist einen Deckscheibenrandabschnitt 5 aufweist, der über den an die Deckscheibe 2 angrenzenden Außenrand 8 des Schaufelkranzes radial hervorsteht. Der Bodenscheibenrandabschnitt 6 und der Deckscheibenrandabschnitt 5 bilden einen Diffusor. Der Bodenscheibenrandabschnitt 6 ist gegenüber der stetigen Verlängerung 10 des radial einwärts unmittelbar angrenzenden Abschnitts der Bodenscheibe 3 um einen Winkel α = π/4 (= 45°) und der Deckscheibenrandabschnitt 5 ist gegenüber der stetigen Verlängerung 11 des radial einwärts unmittelbar angrenzenden Abschnitts der Deckscheibe 2 um einen Winkel β = π/6 (= 30°) in einer axialen Richtung geneigt. Die Deckscheibe 2 verläuft im übrigen Abschnitt im Wesentlichen geradlinig, die Bodenscheibe 3 geschwungen. Der Außendurchmesser der Deckscheibe D_DS ist größer als der Außendurchmesser der Bodenscheibe D_BS. Der Außendurchmesser D_Sch2 des Schaufelkranzes am Außenrand 8 im Bereich der Deckscheibe 2 ist größer als der Außendurchmesser D_Sch1 des Schaufelkranzes am Außenrand 7 im Bereich der Bodenscheibe 3. Die Lüfterradschaufeln 4 sind in Laufrichtung gesehen rückwärts gekrümmt.
In 2 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, wobei die zu 1 identischen Merkmale nicht nochmals beschrieben werden, gleichwohl vollumfänglich auch für 2 gelten. Gemäß 2 ist bei dem Lüfterrad 1 der Bodenscheibenrandabschnitt 6 in zwei Unterabschnitte unterteilt, wobei der erste radial innen liegender Abschnitt 13 in einem Winkel α1 gegenüber der stetigen Verlängerung 10 und der an den ersten Abschnitt 13 radial außen angrenzende zweite Abschnitt 14 in einem Winkel α2 gegenüber der stetigen Verlängerung 18 des ersten Abschnitts 13 geneigt ist. Die Winkel α1 und α2 unterscheiden sich betragsmäßig um π/6 (= 30°). Auch wenn ein gewisser Knick zu erkennen ist, so ist der Übergang zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt 13, 14 des Bodenscheibenrandabschnitts 6 im gezeigten Ausführungsbeispiel stetig. Auch der Deckscheibenrandabschnitt 5 ist in zwei Unterabschnitte unterteilt, wobei der erste radial innen liegende Abschnitt 15 in einem Winkel β1 gegenüber der stetigen Verlängerung 11 und der an den ersten Abschnitt 15 radial außen angrenzende zweite Abschnitt 16 in einem Winkel β2 gegenüber der stetigen Verlängerung 17 des ersten Abschnitts 15 geneigt ist. Die Winkel β1 und β2 unterscheiden sich betragsmäßig um π/6 (= 30°). Auch wenn ein gewisser Knick zu erkennen ist, so ist der Übergang zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt 15, 16 des Deckscheibenrandabschnitts 5 im gezeigten Ausführungsbeispiel stetig.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202015106910 U1 [0002]

Claims

Lüfterrad (1) mit einer Bodenscheibe (3) und einer Deckscheibe (2), die eine axiale Eintrittsöffnung aufweist, sowie einem zwischen der Bodenscheibe (3) und der Deckscheibe (2) angeordneten und aus Lüfterradschaufeln (4) gebildeten Schaufelkranz zur Förderung eines Fördermediums, wobei die Bodenscheibe (3) einen Bodenscheibenrandabschnitt (6) aufweist, der über einen an die Bodenscheibe (3) angrenzenden Außenrand (7) des Schaufelkranzes radial hervorsteht, und/oder die Deckscheibe (2) einen Deckscheibenrandabschnitt (5) aufweist, der über einen an die Deckscheibe (2) angrenzenden Außenrand (8) des Schaufelkranzes radial hervorsteht, wobei der Bodenscheibenrandabschnitt (6) gegenüber einer stetigen Verlängerung (10) eines radial einwärts unmittelbar angrenzenden Abschnitts der Bodenscheibe (3) um einen Winkel α und/oder der Deckscheibenrandabschnitt (5) gegenüber einer stetigen Verlängerung (11) eines radial einwärts unmittelbar angrenzenden Abschnitts der Deckscheibe (2) um einen Winkel β in einer axialen Richtung geneigt sind, und wobei die Winkel α und β in einem Wertebereich von –π/2 ≤ α, β ≤ π/2 liegen, so dass eine von einer radialen Abströmung abweichende Strömungsrichtung des Fördermediums einstellbar ist.
Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterradschaufeln (4) in Laufrichtung gesehen rückwärts gekrümmt sind.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α in einem Wertebereich von –π/2 < α < 0 oder in einem Wertebereich von –π/4 < α < –π/40 liegt.
Lüfterrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel β in einem Wertebereich von 0 < β < π/2 oder in einem Wertebereich von π/40 < β < π/4 liegt.
Lüfterrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenscheibenrandabschnitt (6) in mehrere Unterabschnitte unterteilbar ist, wobei ein erster radial innen liegender Abschnitt (13) in einem Winkel α1 und ein an den ersten Abschnitt (13) radial außen angrenzender zweiter Abschnitt (14) in einem Winkel α2 geneigt ist, wobei sich die Winkel α1 und α2 betragsmäßig um mindestens π/40 (= 4,5°) unterscheiden.
Lüfterrad nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt (13, 14) des Bodenscheibenrandabschnitts (6) stetig ist.
Lüfterrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckscheibenrandabschnitt (5) in mehrere Unterabschnitte unterteilbar ist, wobei ein erster radial innen liegender Abschnitt (15) in einem Winkel β1 und ein an den ersten Abschnitt (15) radial außen angrenzender zweiter Abschnitt (16) in einem Winkel β2 geneigt ist, wobei sich die Winkel β1 und β2 betragsmäßig um mindestens π/40 (= 4,5°) unterscheiden.
Lüfterrad nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt (15, 16) des Deckscheibenrandabschnitt (5) stetig ist.
Lüfterrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser der Bodenscheibe D_BS größer ist als ein Außendurchmesser der Deckscheibe D_DS.
Lüfterrad nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser der Deckscheibe D_DS größer ist als ein Außendurchmesser der Bodenscheibe D_BS.
Lüfterrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α und/oder der Winkel β entlang eines Laufradumfangs unkonstant ist/sind.
Lüfterrad nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α und/oder der Winkel β an mindestens einer umfänglichen Position betragsmäßig um mindestens π/40 (= 4,5°) von einem jeweiligen umfänglichen Mittelwert abweichen.
Lüfterrad nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Bodenscheibe D_BS und/oder der Außendurchmesser der Deckscheibe D_DS entlang eines Laufradumfangs unkonstant ist/sind.
Lüfterrad nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Bodenscheibe D_BS und/oder der Außendurchmesser der Deckscheibe D_DS an mindestens einer umfänglichen Position betragsmäßig um mindestens 1% von einem jeweiligen umfänglichen Mittelwert abweichen.
Lüfterrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufradschaufeln (4) des Schaufelkranzes im Querschnitt eine strömungsoptimierte Profilform aufweisen.