DE2029021A1

DE2029021A1 - Geräuscharmes Flügelrad für ein Gebläse

Info

Publication number: DE2029021A1
Application number: DE19702029021
Authority: DE
Inventors: Werner 7120 Bietigheim. M Gakenholz
Original assignee: SWF-Spezialfabrik für Autozubehör Gustav Rau GmbH, 7120 Bietigheim
Priority date: 1970-06-12
Filing date: 1970-06-12
Publication date: 1971-12-16

Description

SWF-Spezialfabrik für Autozubehör Gustav Rau GmbH., 712 Bietigheim

' A 11 804

PAT/J/Vo/Wi 8.6.1970

Geräuscharmes Flügelrad für ein Gebläse

Die Erfindung betrifft ein geräuscharmes Flügelrad für ein Gebläse mit geringem Strömungswiderstand im antriebslosen Zustand.

Es ist ein Axialflügelrad bekannt, das bei gutem Wirkungsgrad und ruhigem Lauf einen hohen statischen Druck erzeugt. Dies wird allein durch die Kombination mehrerer, teilweise bekannter Merkmale erreicht. Dieses bekannte Axialflügelrad hat folgende Merkmale: .

a) Das Verhältnis Nabendurchmesser/Flügelraddurchmesser liegt innerhalb der Grenzen 0,55 bis 0,65.

b) Die Flügel sind kreisbogenförmig profiliert.

c) Der Grad der Flügelwölbung verändert sich von der Flügelwurzel bis zur Flügelspitze.

d) Die Flügel sind derart am Nabenumfang angeordnet, daß sie sich,in axialer Richtung gesehen, über die gesamte Flügellänge nicht überschneiden.

Ein großer Kostenfaktor bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen ist die Größe der Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie. Es wird daher immer angestrebt, den Energiebedarf in einem Kraftfahrzeug so klein wie möglich zu halten. Aus diesem Grunde setzt man die Wärmeaustauscher dem Fahrtwind aus und unterstützt diese Wirkung durch ein Gebläse. Dieses

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Gebläse wird üblicherweise in Abhängigkeit von der Temperatur des Wärmeaustauschers ein- und ausgeschaltet. Im ausgeschalteten Zustand ist die Kühlwirkung des Fahrtwindes um so kräfti-■ger, je kleiner der Strömungswiderstand des Gebläses ist. Dieser geringe Strömungswiderstand des abgeschalteten Gebläses wird bei Wärmetauscher für Heizungsanlagen, Kühlanlagen für den Verbrennungsmotor, Kondensatorkühlung für Klimaanlagen usw. gefordert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein geräuscharmes Flügelrad für ein Gebläse mit gutem Wirkungsrad und ruhigem Lauf so zu verbessern, daß es bei antriebslosem Zustand einen kleinen Wk Strömungswiderstand aufweist.

Das geräuscharme Flügelrad für ein Gebläse int nach der Erfindung durch die Kombination der folgenden Merkmale gekennzeichnet:

a) das Verhältnis Motordurchmesser/Nabendurchmesser liegt innerhalb der Grenzen 0,9 bis 1,1,

b) das Verhältnis Nabendurchmesser/Flügelraddurchmesser liegt innerhalb der Grenzen 0,35 bis 0,45 und

" c) die* Flügel sind durch die Gleichungen

^zn · In Άη ~ (0,85 bis 2) . 2 JT. r_n

~ s-(0,95 bis 1,05) . -

bestimmt, worin

r α Abstand eines Flügelschnittes zur Rotationsachse des Flügelrades,

1 = Sehnenlänge eines Flügelschnittes,

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R - Radius der Skelettlinie eines Flügelschnittes,

β - Winkel der Sehne eines Flügelschnittes zur Geschwindigkeitsrichtung des Flügels,

ζ = Anzahl der Schaufeln

bedeuten und die Indizes O und 1 auf die Flügelradnabe und den Flügelschnitt bezogen sind.

Diese Festlegung basiert darauf, daß man sagen kann, daß der Strömungswiderstand eines Gebläses im ausgeschalteten Zustand um so kleiner ist, je größer die freie Fläche zwischen den Flügeln ist. Daraus resultiert für eine optimale Flügelauslegung, daß die Fläche sämtlicher Flügel und die Fläche der Flügelradnabe so klein wie möglich sein muß.

Betrachtet man den Wirkungsgrad des Antriebsmotors, so..wächst dieser mit größer werdendem Magnetfluß und größer werdendem Wickelvolumen. Beide Variablen vergrößern den Motordurchmesser. Da es strömungstechnisch sinnlos ist, den Nabendurchmesser kleiner als den Motordurchmesser zu machen, ergibt sich das erste Merkmal für das Verhältnis Motordurchmesser / Nabendurchmesser zu 0,9 bis .1,1. Dieser Bereich kommt zustande, da Vorsprünge an der Nabe bzw. am Motor die Strömung unter Umständen beeinflussen können.

Die Forderungen für einen guten Wirkungsgrad und für einen geringen Strömungswiderstand stehen sich entgegen, denn aus Wirkungsgrad-Gründen soll der Nabendurchmesser groß und aus Strömungswiderstand-Gründen soll er möglichst klein sein.

Das Verhältnis Nabendurchmesser / Flügelraddurchmesser von 0,35 bis 0,45 ist dadurch festgelegt, daß es wirtschaftlich nicht vertretbar ist, einen größeren Haben- und damit Motordurchmesser zu wählen. Die entstehenden Kosten stehen dann in keinem Verhältnis mehr zur Wirkungsgradverbesserung.

Die Flügel,'nach den vorgegebenen Gleichungen ausgebildet»

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können zur Flügelspitze hin sehr schmal auslaufen. Die Geräusche des Flügelrades bleiben dabei sehr klein.

Zu einer optimalen Lösung gelangt man, wenn bei der Ausgestaltung der Schaufeln für die Radien der Skelettlinien, die Abstände der Flügelschnitte und die Sehnenwinkel der Flügelschnitte zusätzlich noch die Bedingungen

ft = (0,95 bis 1,05) . £

Ij- (0,91; bis 1,05) . £ eingehalten werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht des Gebläses,

Fig. 2 eine Ansicht auf das Flügelrad des Gebläses,

Fig. 3 vergrößert das Flügelrad mit mehreren Flügelschnittlinien,

Fig. 5 die Flügelschnitte ,entlang den Schnittlinien nach Fig. 3·

V/ie die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, besteht das Gebläse aus einem Antriebsmotor 10 und einem auf der Antriebswelle 15 aufgebrachten Flügelrad, dessen Nabe 12 fünf Schaufeln 13, über dem Umfang gleichmäßig verteilt, trägt. Die Halterung 11 für das Gebläse wird so klein wie möglich gehalten, um den Strömungswiderstand nicht zu beeinflussen. Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist» wird der Durchmesser Dm des Antriebsmotors 10 und der Durchmesser Dn der Flügelradnabe so gewählt, daß das Verhältnis dieser beiden Größen im Bereich von 0,9 bis 1,1 liegt. Dies-bedeutet, daß diese beiden Durchmesser nahezu gleich groß gewählt werden«

In den Fig. 3 und 4 ist nur das Flügelrad mit seiner

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Rotationsachse 15, seiner Nabe 12 und den Schaufeln 13 dargestellt. In Fig. 3 sind mehrere Flügelschnittlinien eingezeichnet, die sich in regelmäßigen Abständen von der Flü~ gelspä.tze bis zur Flügelwurzel erstrecken. Die Flügel schnitte verlaufen entlang der Linien A-A, B-D, C-C, D-D, und E-E. In der Seitenansicht nach Fig. 4 sind die Abstände r_Q, r und T^ dieser verschiedenen Flügelschnitte von der Rotationsachse 15 eingezeichnet.

In Fig. 5 sind die fünf abgestuften Flügelschnitte gezeichnet, die die Sehnenlängen Iq, 1 und 1^, dio Radien Rq, R unä R^ und die V.'inkel /3q, /3 und L· der Sehnen zur Geschwindigkeitsrichtung V des Flügels zeigen.

Die Größen des Schnittes A-A tragen den Index 1 und die Größen des Schnittes E-E den Index 0 und dienen als Ausgangsgrößen. Die Größen der Schnitte B-B, C-C und D-D tragen keinen Index und sind durch die genannten Bedingungen durch die Ausgangsgrößen bestimmt. Durch die Auslegungsgleichungen sind bei gegebenen Ausgangsgrößen die Flügelwerte in jeder beliebigen Schnittebene bestimmt, wobei der Abstand des betrachteten Schnittes, d.h. die Größe r, bekannt ist.

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Claims

SWF-Spezialfabrik für Autozubehör Gustav Rau GmbH., 712 Bietigheim

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PAT/J/Vo/¥i 8.6.1970

Patentansprüche

f 1. !Geräuscharmes Flügelrad für ein Gebläse mit geringem \ Strömungswiderstand im antriebslosen Zustand, gekeimzeich-P net durch das gleichzeitige Vorhandensein folgender, teilweise bekannter Merkmale:

a) das Verhältnis Motordurchmesser / Nabendurchmesser (Dm/Dn) liegt innerhalb der Grenzen 0,9 = Dm/Dn =1,1,

b) das Verhältnis Nabendurchmesser / Flügelraddurclhmesser (Dn/Da) liegt innderhalb der Grenzen

0,35 = Dn/Da = 0,45 und

c) die Flügel sind durch die beiden Gleienungen Z₀ . I₀ . cos ß_Q = (0,85 bis 2) . 2 .ΊΓ. r_Q

\ a (0,95 bis 1,05) . £
I₁ T₁

P bestimmt, worin

r β Abstand eines Flügelschnittes zur Rotationsachse des Flügelrades,

1 = Sehnenlänge eines Flügelschnittes,

R = Radius der Skelettlinie eines Flügelschnittes,

β = Winkel der Sehne eines FlUgelschn'ittes zur Geschwindigkeitsrichtung des Flügels,

ζ β Anzahl der Schaufeln bedeuten und die Indizes 0 und 1 auf die FlUgelradnabe und den Flügelschnitt bezogen sind.
2. Geräuscharmes Flügelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien der Skelettlinien und die Ab-

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stände der Flügelschnitte durch die Beziehung

' ■ δ . = (0,95 bis 1,05) . £ .

R₁ T₁

gegeben sind.
3. Geräuscharmes Flügelrad nach Anspruch -1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehnenwinkel der Flügelschnitte und die Abstände der Flügelschnitte durch die Beziehung

ψ = (0,95 bis 1,0·:.) . £ gegeben sind.

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