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"Trommelläufer für Radialventilatoren, insbesondere für Kraftfahrzeug-Belüftungsanlagen"
Die Erfindung betrifft Trommelläufer für Radialventilatoren, insbesondere für Kraftfahrzeug-Belüftungsanlagen.
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Zum Antrieb von Gebläsen für Kraftfahrzeug-Belüftungsanlagen werden
permanent-magnetisch erregte Gleichatrommotore verwendet. Dabei werden an diese
Motoren bestimmte Anforderungen gestellt, nämlich ein möglichst flacher Verlauf
der Drehzahl Uber dem Drehmoment, eine möglichst geringe Leistungsaufnahme, kleine
Hauptabmessungen und wirtschaftliche Herstellungsverfahren. Von dem Gebläse selbat
wird eine hohe Luftleistung bei möglichst geringer Geräuschentwicklung gefordert.
Diese Anrorderungen an den Motor und an das Gebläse widersprechen sich teilweise,
da nämlich der Motor in hohen Drehzahlbereichen bei niedriger Stromsufnahme und
geringem Drehmoment seinen maximalen Wirkungsgrad aufweist, während die günstigeten
Gebläsekennwerte hinsichtlich Leistung und Geräusche bei großem Gebläsedurohmesser
und niedriger Drehzahl erzielt werden. Je höher das dem Gebläserad zugeführte Drehmoment
wird, desto starker sinkt der Notorwirkungsgrsd ab.
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Mit zunehmender Stromaufnahme wachsen die im Motor ents@ehenden Verluste
und damit dessen thermische Beanspruchung.
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Es wird angestrebt, bei einem Gebläse den zur Verfugung stehenden
Motor möglichst wirtschaftlich zu betreiben, d. h. in dem Betriebapunkt, in dem
der Rotor thermisch bis zu seiner Grenze ausgelastet ist und die auf die aufgenommene
Leistung bezogenen Verluste ein Minimum werden. Liegt das Motorkennfeld bzw.
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sein Leistungsverhalten fest, so kann eine geforderte Luftmenge des
Gebläserades bei einer bestimmten, zur Verfügung stehenden Leistung durch Variation
des Durchmessers oder der Breite des Gebläserades in axialer Richtung erzielt werden.
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Diese Mögliobkeiten sind aber durch den zur Verfügung stehenden Raun
sehr begrenzt. Eine weitere Möglichkeit, auf die Leistungsaufnahme bzw. Leistungsabgabe
eines Gebläses Einfluß zu nehmen, bietet sich in der unterschiedlichen Ausbildung
der Beschaufelung an.
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Bekannten Trommel läufern liegt das Konstruktionsprinzip zugrunde,
den Eintrittswinkel wesentlich größer auszuführen als den Austrittswinkel. Daraus
ergeben sich kreisbogenförmige oder sich aus zwei Kreisbogen mit verschiedenen Radien
zusammensetzende Schaufeln. Dadurch sollen die Ablösungserscheinungen am Schaufelaustritt
verhindert und auch bei großen Lieferziffern eine möglichst verlustfreie Gehäusedurchströmung
erzielt werden.
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Bei einem bekannten Trommelläufer dieser Art, mit nach vorwärts gekrUmmten,
nicht profilierten Schaufeln, die sich aus Kreisbögen verschiedener Radien zusammensetzen,
wurde daher der Winkel zwischen der Tangente an dem Punkt des Schaufelaustritts
und der Umfangsrichtung in diesem Punkt in einen Bereich von minus 15 bis plus 200
gelegt.
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Bei einem anderen bekannten Trommelläufer für Radialventilatoren,
der eine hohe Lief@erziffer und Druckziffer ergeben soll, ist es bekannt, bei vorwärts
gekrUmmten Sohaureln den Auatrittswinkel
der Schaukeln zwischen
0 und 100 und den Gesamtumschlingungswinkel zwischen 115 und 145 ° zu wählen.
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Die Vorteile derartiger bekannter Trommelläufer konnten bisher für
Kraftfahrzeug-Delüftungsanlagen nicht nutzbar gemacht werden, da zu deren Antrieb
große und teuere Elektromotoren notwendig sind. Mit kleinen, permanent magnetisch
erregten Gleichstrommotoren kann der fUr die bekannten Trommelläufer benötigte Leistungsbereich
nicht ohne Zusatzaggregate überfahren werde, Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen Trommelläufer insbesondere für Kraftfahrzeug-Belüftungsanlagen zu
schaffen, bei dem bei gegebenem Außendurchmesser der erwünschte Arbeitsbereich des
Läufers in den wirtschaftlichsten Betriebsbereich des Elektromotors verlegt werden
kann, so daß im gesamten Arbeitsbereich des Gebläses auf ein zusätzliches Aggregat
zurBegrenzung der zugeführten elektrischen Leistung verzichtet werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Trommelläufer der
eingangs erläuterten Art im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Eintrittswinkel
der kreisbogenförmigen Schaufeln zwischen 50° und 400 liegt.
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Versuche mit derartig erfindungsgemäß ausgebildeten Trommelläufern
ergaben, daß der Gesamtwirkungsgrad etwa 55 ß betrug.
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Besonders vorteilhaft ist es, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung,
wenn der Austrittswinkel zwischen 45 und 220 liegt.
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Besonders zweckmäig ist es, wenn die Neigung der Schaufelsehne zwischen
100 in und 10° entgegengesetzt zur Laufrichtung liegt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der Zeichnung
näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Beschaufelung, Pig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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und Fig. 3 ein Leistungsdiagramm.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Schaurel
S derart angeordnet, daß ihre Schaufelsehne 5 nach rückwärts geneigt ist, d. h.
die Sehne a schließt mit dem durch den Schaufelanfang gehenden Radius einen negativen
Winkel ps ein. Bei diesom Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel s = 10°.
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Der Schaufeleintrittswinkel p1, d. h. der Winkel zwischen der Tangente
an den inneren Schaufelkreis und der Tangente an die Schaufel im Fu3punkt, beträgt
30°. Der Schaufelaustrittswinkel ß2, d. h. der Winkel zwischen der Tangente am äußeren
8chaufelkreia
und der Tangente an der Schaufel an ihrem Ende, beträgt
45°.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sehne
s in Drehrichtung 10 nach vorwärts geneigt, und der Schaufelsehnenwinkel ps ist
positiv und beträgt wiederum etwa 100.
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Der Schaufeleintrittswinkel jßl ist mit 400 und der Schaufelaustrittswinkel
ß mit 220 festgelegt.
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In Fig. 3 ist ein Diagramm der vom Gebläse aufgenommenen Leistung
als Funktion des Luftdurchsatzes dargestellt. Dabei zeigt der Vergleich der Aufnahme
leistung eines erfindungsgemäß ausgefUhrten Trommelläufers mit der Leistungsaufnahme
bekannter Trommelläufer, daM bei gleicher Fördermenge der Leistungsbedarf eines
erfindungsgemäß ausgeführten Trommelläufers wesentlich niedriger ist als der der
bisher bekannten. Dadurch ist auch die vom Antriebsmotor geforderte Leistung wesentlich
geringer.
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Der Betriebsbereich eines Gebläses in einem Kraftfahrzeug schwankt
zwischen hohen Gegendrücken und UnterdrUcken Je nach Klappenstellung der Belüftungsanlage
und dem Druck im Innenraum. Letzterer ist wiederum eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Das hat zur Folge, daß einem Geblase bekannter Bauart bei großem Unterdruck eine
so hohe elektrische Leistung zugeführt werden muß, daß die Versorgung der übrigen
Verbraucher des Bordnetzes gefährdet wird. Um dies zu vermeiden, mußte, wie oben
erläutert, ein Strombegrenzer vorgesehen werden. Die Leistungsaufnahme eines erfindungsgemäß
ausgeführten Gebläses zeigt hingegen, daß im Gebiet hoher Luftmengen bzw. großer
Unterdrücke eine zunehmende Leistungsersparnis auftritt. Dieses Verhalten ermöglicht
den Verzicht aur eine Strombegrenzung und verhindert eine thermische Uberlastung
des Antriebsmotors.
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- Ansprüche -