DE2204507A1 - AXIAL FAN - Google Patents
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Axialgebläse, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, mit einem Leitring zur Führung der Luftströmung und einen in diesem Leitring drehbar angeordneten Schaufelrad.The invention relates to an axial fan, in particular for a motor vehicle air conditioning system, with a guide ring for Guiding the air flow and a paddle wheel rotatably arranged in this guide ring.
Derartige Axialgebläse sind üblichervreise so ausgebildet, daß sich der Leitring über die gesamte axiale Ausdehnung der Schaufelräder erstreckt, obv/ohl es bereits bekannt ist, daß eine 'iirkungsgradverbesserung sowie eine stetigere Lufterkennlinie erreicht v/erden kann, wenn bei derartigen Axialgebläsen die Schaufelräder' druckseitig über den Leitring hinausragen. Der Grund, warum sich diese hinsichtlich des Wirkungsgrades besseren Gebläse nicht durchgesetzt haben, . ist darin zu sehen, daß bei Gebläsen mit über den LeitringSuch axial fans are usually designed so that that the guide ring extends over the entire axial extent the paddle wheels extends, although it is already known that an improvement in efficiency as well as a steady air curve can be achieved if, in such axial fans, the impellers protrude beyond the guide ring on the pressure side. The reason why these fans, which are better in terms of efficiency, have not caught on. can be seen in the fact that with blowers with over the guide ring
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hinausstehenden Schaufelrädern das Geräusch besser nach außen abgestrahlt wird, was insbesondere bei Gebläsen, die in einer Klimaanlage in Kraftfahrzeugen verwendet werden, als sehr störend empfunden wird. protruding paddle wheels, the noise is better emitted to the outside, which is felt to be very annoying, especially in the case of fans that are used in an air conditioning system in motor vehicles.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Axialgebläse zu schaffen, das hinsichtlich Wirkungsgrad und Lüfterkennlinie vergleichbar ist mit den bereits bekannten Lüftern und das aber weniger Geräusch entwickelt. The object of the invention is therefore to create an axial fan which is comparable in terms of efficiency and fan characteristic with the fans already known and which, however, generates less noise.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Außendurchmesser des Querschnitts der Luftströmung am druckseitigen Ende des Schaufelrades größer ist als am saugseitigen Ende.This object is achieved according to the invention in that the outside diameter of the cross section of the air flow at the pressure-side end of the paddle wheel is larger than the suction-side end.
Bei Axialgebläsen, bei denen das Schaufelrad eine zylindrische Nabe hat, verteilt sich damit die Luftströmung am drucksei tigen Ende des Schaufelrades auf einen größeren Querschnitt als am saugseitigen Ende.With axial fans, in which the impeller has a cylindrical hub, the air flow is distributed on the pressure side term end of the paddle wheel to a larger cross-section than at the suction end.
Die erfindungsgemäße Maßnahme hat sich aber auch bei Axialgebläsen bewährt, bei denen die Schaufelradnaben si oh in Strömungsrichtung konisch erweitern.However, the measure according to the invention has also been used with axial fans proven, in which the impeller hubs expand conically in the direction of flow.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der radiale Abstand des Leitringes von der Außenkante der Schaufeln druckseitig größer als saugseitig. und nimmt wenigstens über einen bestimmten Bereich kontinuierlich zu.In a preferred embodiment, the radial distance is of the guide ring from the outer edge of the blades is larger on the pressure side than on the suction side. and takes at least one certain area continuously.
Bei einem solchen Axialgebläse wird die axial einströmende Luft wenigstens teilweise radial nach außen umgelenkt. Man erreicht damit die gleiche Wirkungsgradverbesserung wie bei einen Gebläse mit überstehenden Schaufelrädern und hat.zusätzlich den Vorteil, daß das Geräusch des Geblüses nicht so gut abgestrahlt wird, weil sich der Leitring üb-r die gesamteIn such an axial fan, the axially inflowing air is at least partially deflected radially outward. This achieves the same efficiency improvement as a fan with protruding blade wheels and hat.zusätzlich the advantage that the sound of Geblüses is not as good radiated because the guide ring üb-r the entire
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axiale Ausdehnung des Schaufelrades erstreckt. Außerdem wird die Geräuschwirkung dadurch vermindert, daß das Gebläse mit ca. 20 % niedrigerer Umfangsgeschwindigkeit bereits die gleiche Luftleistung wie die bekannten Gebläse bringt. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird der Außendurchmesser und damit die Querschnittsfläche der Luftströmung in Strömungsrichtung dadurch vergrößert, daß an der Außenkante der Schaufeln ein zylindrischer Ring befestigt wird, der sich in Strömungsrichtung in einem bestimmten Bereich düsenförmig erweitert. Diese Maßnahme ermöglicht es, die bekannten Gebläse umzurüsten und hinsichtlich des Wirkungsgrades zu verbessern, ohne daß wesentliche Knderungen durchgeführt werden müssen. Es ist nämlich lediglich in die bekannten Gebläse ein im Durchmesser kleineres Schaufelrad mit dem aufgesetzten Hing einzufügen. Alle anderen Einzelteile wie Motor, Motorbefestigung, Leitring usw. können unverändert bleiben.axial extension of the impeller extends. In addition, the effect of noise is reduced by the fact that the fan already produces the same air output as the known fan with a circumferential speed of around 20%. In another preferred embodiment, the outer diameter and thus the cross-sectional area of the air flow in the direction of flow is increased in that a cylindrical ring is attached to the outer edge of the blades which widens in the direction of flow in a nozzle-shaped manner in a certain area. This measure makes it possible to retrofit the known blowers and to improve their efficiency without having to make significant changes. It is only necessary to insert a paddle wheel with a smaller diameter with the attached Hing in the known blower. All other individual parts such as motor, motor mounting, guide ring, etc. can remain unchanged.
Εέ hat sich als sehr vorteilhaft herausgestellt, wenn die Vergrößerung dee Außendurchmessers und damit die Erweiterung des Querschnitte der Luftströmung in einem Abstand von der druckäteitigen Abschlußebene des Leitringes beginnt, der ein Drittel bis zwei Drittel der axialen Ausdehnung der Schaufeln beträgt. Weiterhin hat es sich als sehr günstig erwiesen, wenn der größte Durchmesser des Querschnitts der Luftströmung 1,05 bis 1,3 mal so groß ist wie der Durchmesser des Schaufelrades.Εέ has proven to be very beneficial when the Enlargement of the outside diameter and thus the enlargement of the cross-section of the air flow begins at a distance from the pressure device-side closing plane of the guide ring, which is one third to two thirds of the axial extent of the blades. Furthermore, it has proven to be great Proven beneficial when the largest diameter of the cross section of the air flow is 1.05 to 1.3 times as large as that Diameter of the paddle wheel.
Die obere Grenze ist in der Regel durch die vorhandenen Einbauverhältnisse gegeben. Bei größeren Gegendrücken (20 .... ΊΟ mm WS) werden die Luftleistungswerte mit größer werdendem Verhältnis günstiger. Es hat sich ergeben, daß man besonders günstige Verhältnisse erhält, wenn die Luft unter einem öffnungswinkel von 30 bis 70° aus dem Leitring herausgedrückt wird.The upper limit is usually given by the existing installation conditions. With greater back pressures (20 .... ΊΟ mm WS) the air performance values increase with increasing Ratio more favorable. It has been found that particularly favorable conditions are obtained when the air is at an opening angle is pushed out of the guide ring by 30 to 70 °.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing.
Die Fig. 1 bis 8 zeigen jeweils einen Querschnitt durch ein Axialgebläse.FIGS. 1 to 8 each show a cross section through a Axial fan.
Auf die Achse 1 eines Elektromotors 2 ist die Nabe 3 eines Schaufelrades 1I aufgesetzt. Der Elektromotor 2 ist über Streben 5 an einem Leitring 6 befestigt.The hub 3 is mounted a blade wheel 1 I on the axis 1 of an electric motor. 2 The electric motor 2 is attached to a guide ring 6 via struts 5.
Die Pfeile P zeigen, daß die Luft in den düsenförmig erweiterten Leitring 6 einströmt und durch das sich drehende Schaufelrad Ί mit einer radialen Komponente aus dem Leitring herausgedrückt wird.The arrows P show that the air in the nozzle-shaped enlarged guide ring 6 flows in and through the rotating impeller Ί with a radial component from the guide ring is pushed out.
An der Nabe 3 sind mehrere Schaufeln 7 befestigt, deren axiale Ausdehnung an der Nabe geringfügig größer ist als an der Außenkante 8. Das Schaufelrad Ί ist so innerhalb des Leitringes 6 angeordnet, daß die druckseitige Abschlußkante 9 an der Außenkante 8 der Schaufeln in der druckseitigen Abschlußebene 10 des Leitringes 6 liegt. Die Schaufeln 7 ragen also nur unwesentlich über den Leitring hinaus, was zu. keiner merkbaren Verstärkung der .Geräuschentwicklung führt.Several blades 7 are attached to the hub 3, the axial extent of which is slightly larger at the hub than at the outer edge 8. The impeller Ί is arranged within the guide ring 6 that the pressure-side end edge 9 on the outer edge 8 of the blades in the pressure-side Closing plane 10 of the guide ring 6 is located. The blades 7 therefore only protrude insignificantly beyond the guide ring, which is to say. no noticeable increase in noise development.
In den Fig. 1 und 3 sind. Ausführungen dargestellt, bei denen eine Querschnittserweiterung der Luftströmung dadurch erreicht wird, daß der Abstand d des Leitringes 6 von der Außenkante 8 des Schaufelrades 4 druckseitig größer ist als saugseitig. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 1 nimmt dieser Abstand über einen Bereich der Länge χ kontinuierlich zu. Die Erweiterung des Querschnitts der Luftströmung beginnt also in einem Abstand χ von der druckseitigen Abschlußebene 10 des Leitringes, der etwa ein Drittel bis zwei Drittel'der axialen Ausdehnung 1 der Schaufelräder 4 betragen soll.In Figs. 1 and 3 are. Versions shown in which a cross-sectional expansion of the air flow is achieved in that the distance d of the guide ring 6 from the outer edge 8 of the paddle wheel 4 is larger on the pressure side than on the suction side. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, this distance increases continuously over a region of length χ. The extension the cross section of the air flow begins at a distance χ from the pressure-side termination plane 10 of the Guide ring, which should be about a third to two thirds of the axial extent 1 of the paddle wheels 4.
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Bei den Ausführungen nach Fig. 2 und 3 ändert sich der Abstand d zwischen Leitring 6 und Außenkante 8 der Schaufelräder A in einem Abstand χ von der druckseitigen Abschlußebene IQ des Leitringes 6 sprunghaft.In the embodiments according to FIGS. 2 and 3, the distance changes d between guide ring 6 and outer edge 8 of paddle wheels A in a distance χ from the pressure-side termination plane IQ des Guide ring 6 by leaps and bounds.
Bei den restlichen Ausführungsbeispielen ist - wie aus der Zeichnung ersichtlich - bei gleichem Leitringdurchmesser der Durchmesser des Schaufelrades verringert worden, so daß zwischen Leitring und Außenkante 8 der Schaufeln 7 ein zylindrischer Ring angeordnet werden kann.In the remaining exemplary embodiments - as can be seen from the drawing - with the same guide ring diameter the The diameter of the impeller has been reduced, so that between the guide ring and the outer edge 8 of the blades 7 is a cylindrical ring can be arranged.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4 und 5 ist an den Außenkanten 8 der Schaufeln 7 ein zylindrischer Ring 11 mit einem radial nach außen abstehenden Flansch 12 befestigt, wobei einmal dieser zylindrische Ring 11 derart auf das Schaufelrad aufgesetzt ist, daß der Flansch 12 in der Ebene der auf der Saugseite liegenden radialen Abschlußkanten 13 oder in' einer Ebene parallel zur Abschlußebene 10 des Leitrings im Abstand χ liegt. Im ersten Falle wird durch die Breite des zylindrischen Ringes 11 sichergestellt, daß die Querschnittserweiterung der Luftströmung auch erst in einem Abstand χ von der Abschlußebene 10 des Leitringes 6 beginnt.In the embodiments of FIGS. 4 and 5 is to the Outer edges 8 of the blades 7 are attached to a cylindrical ring 11 with a radially outwardly projecting flange 12, wherein once this cylindrical ring 11 is placed on the impeller that the flange 12 in the plane of the on the suction side lying radial end edges 13 or in 'a plane parallel to the end plane 10 of the guide ring is at the distance χ. In the first case, the width of the cylindrical ring 11 ensures that the cross-sectional expansion the air flow only begins at a distance χ from the final plane 10 of the guide ring 6.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist auf das Schaufelrad H ein zylindrischer Ring 11 aufgesetzt, der sich in Strömungsrichtung düsenförmi,g erweitert. Diese Erweiterung beginnt ebenfalls in einem Abstand χ von der druckseitigen Abschlußebene 10 des Leitringes 6.In the embodiment according to FIG. 6, a cylindrical ring 11 is placed on the paddle wheel H and widens in the direction of flow in the form of a nozzle. This expansion also begins at a distance χ from the pressure-side termination plane 10 of the guide ring 6.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der zylindrische Ring 11 zwei radial abstehende Flansche 12 aufweist, von denen einer im Abstand χ von der druckseitigen Abschlüßebene des Leitringes 6 angeordnet ist, während derFig. 7 shows a further embodiment in which the cylindrical ring 11 has two radially protruding flanges 12, one of which is arranged at a distance χ from the pressure-side final plane of the guide ring 6, during the
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andere in der Ebene der saugseitigen Abschlußkante 13 der Schaufeln 7 liegt. other is in the plane of the suction-side end edge 13 of the blades 7 .
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist ein zylindrischer Ring am Innenumfang des Leitringes vorgesehen. Die Breite dieses Ringes ist so gewählt, daß seine in Strömungsrichtung gesehen hintere Begrenzungsfläche lh in Abstand χ von der druckseitigen Abschlußebene 10 des Leitringes 6 liegt. In the embodiment according to FIG. 8, a cylindrical ring is provided on the inner circumference of the guide ring. The width of this ring is chosen so that its rear boundary surface lh , viewed in the direction of flow, lies at a distance χ from the pressure-side terminating plane 10 of the guide ring 6.
Bei allen diesen gezeigten Ausführungsbeispielen ragt das Schaufelrad 4 nur unwesentlich über die druckseitige Abschlußebene 10 des Leitringes 6 hinaus. Im Einzelfall kann es auch erforderlich sein, das Schaufelrad vollständig innerhalb des Leitringes 6 anzuordnen. Weiter ist allen Ausführungsbeispielen gemeinsam, daß im Bereich der saugseitigen Abschlußkante 13 der Schaufel 7 bei einer zylindrischen Nabe der wirksame Querschnitt des Luftströmung kleiner ist als im Bereich der druckseitigen Abschlußkante 9 der Schaufeln 7. Bei allen Ausführungsbeispielen beginnt die Querschnittserweiterung in einem Abstand x von der druckseitigen Abschlußebene 10 des Leitringes 6, der ein Drittel bis zwei Drittel der axialen Ausdehnung der Schaufeln 7 beträgt. Der größte Durchmesser des Querschnitts der Luftströmung DList wenigstens 1,05 mal so groß wie der Durchmesser D„ des Schaufelrades 4. Es hat sich in Versuchen gezeigt, daß man optimale Verhältnisse erreicht, v/enn D- etwa 1,05 bis höchstens 1,3 mal so groß ist wie der Durchmesser D o des Schaufelrades 4. Die Luft wird dann unter einem öffnungswinkel oC von 30 bis 70° aus dem Leitring herausgedrückt.In all of these exemplary embodiments shown, the impeller 4 protrudes only insignificantly beyond the pressure-side termination plane 10 of the guide ring 6. In individual cases it may also be necessary to arrange the impeller completely within the guide ring 6. Furthermore, all embodiments have in common that in the area of the suction-side end edge 13 of the blade 7 with a cylindrical hub the effective cross-section of the air flow is smaller than in the area of the pressure-side end edge 9 of the blades 7. In all embodiments, the cross-sectional expansion begins at a distance x from the The pressure-side termination plane 10 of the guide ring 6, which is one third to two thirds of the axial extent of the blades 7. The largest diameter of the cross-section of the air flow D L is at least 1.05 times as large as the diameter D "of the impeller 4. Tests have shown that optimum ratios are achieved, from D- about 1.05 to at most 1.3 times as large as the diameter D o of the impeller 4. The air is then forced out of the guide ring at an opening angle oC of 30 to 70 °.
Da es sich gezeigt hat, daß Schaufelräder aus Kunststoff nahezu die gleichen Leistungswerte bringen wie die wesentlich teureren Schaufelräder aus Stahl oder Aluminium, wird man vorzugsweise die Schaufelräder einschließlich Nabe und zylindrischem Rinp als ein Teil fertigen.Since it has been shown that paddle wheels made of plastic bring almost the same performance values as the essential More expensive paddle wheels made of steel or aluminum, one will preferably use the paddle wheels including the hub and cylindrical Rinp as one part.
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Die beschriebenen Axialgebläse haben eine wesentlich größeren Wirkungsgrad sowie eine stetigere Lüfterkennlinie als die bereits bekannten Gebläse, bei denen der Leitring sich über die gesamte axiale Ausdehnung des Schaufelrades erstreckt. Gegenüber den bekannten Gebläsen, bei denen die Schaufeln druckseitig über den Leitring hinausragen, erreicht man mit den beschriebenen Gebläsen eine wesentliche Herabsetzung des Geräusches,ohne daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen der Wirkungsgrad und die Stetigkeit der Lüfterkennlinie verschlechtert wird. Die Gebläse eignen sich daher besonders gut für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, da sie bei großer Leistung wenig Geräusch abstrahlen und zudem auch sehr klein und fertigungstechnisch günstig und damit billig hergestellt werden können.The axial fans described have a much higher degree of efficiency and a steadier fan characteristic than the already known blowers, in which the guide ring extends over the entire axial extent of the impeller. Compared to the known blowers, in which the blades protrude beyond the guide ring on the pressure side, achieved one with the blowers described a substantial reduction in the noise without being affected by the invention Measures the efficiency and the continuity of the fan characteristic is worsened. The blowers are suitable therefore particularly good for motor vehicle air conditioning systems, since they emit little noise at high power and also can also be made very small and inexpensive in terms of production technology and thus inexpensively.
Bei allen AusfÜhrungsbeispielen ist die Nabe 4 de3 Schaufelrades zylindrisch ausgeführt. Wie eingangs schon erwähnt erhält man aber den gewünschten Effekt auch bei Gebläsen mit konischer Nabe. Bei allen gezeichneten AusfÜhrungsbeispielen könnte daher die zylindrische Nabe durch eine konische Nabe ersetzt v/erden.In all exemplary embodiments, the hub 4 de3 paddle wheel is designed to be cylindrical. As in the beginning However, as mentioned above, the desired effect is also obtained with fans with a conical hub. With all drawn execution examples the cylindrical hub could therefore be replaced by a conical hub.
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