DE2446463A1 - Axialstroemungsmaschine - Google Patents

Description

DIPL.-!NQ. H. STEHMANN 85 Nürnberg 2

D₁PL-PHYS. DR. K. SCHWEIZER

DIPL.-ING.DR.M.RAU - ^T _Tli««^A««'^ADRES"^{s STEHPATENT}

PATENTANWÄLTE 4 H H O H O v5 BANKKONTEN:

DEUTSCHE BANK AO. NÜRNBERG BLZ 76070012 KONTO NR. 341164 POSTSCHECKKONTO: NÜRNBERG 67 081-85?

Nürnberg, 27·9. 17/60

Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Pr. Behr, 7 Stuttgart 30,

Mauserstr. 5

"Axialströmungsmaschine"

Die Erfindung betrifft eine Axialströmungsmaschine, insbesondere als Lüfter bzw. Gebläse für Fahrzeuge.

Axialströmungsmaschinen wie Lüfter, Gebläse, Kompressoren und dergl. weisen allgemein den Nachteil auf, daß bei steigender Drehzahl oder einem bestimmten Drehzahlbereich Luftgeräusche auftreten oder verstärkt werden, die zu einer unangenehmen Lärmbelästigung führen. Mit zunehmender Drehzahl wächst im allgemeinen auch die Leistungsaufnahme. Dadurch wird allein für den Antrieb des Lüfters ein beachtlicher Anteil der Motorleistung verbraucht.

Besonders bei Lüftern für Fahrzeuge beispielsweise Kraftfahrzeugen ergibt sich, daß ab einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit der Lüfter einen erheblichen Widerstand für die Kühlluft darstellt.

Es ist bekannt, die Leistungsaufnahme und Geräuschentwicklung bei zunehmender Drehzahl gegenüber starren Lüftern durch drehzahlabhängig regelnde Kupplungen zu verringern. Es sind auch Strömungsmaschinen bekannt,

609815/0161 - 2 -

FOr daa Auftragiverhiltnts gilt dia QabQhranordnung dar Dautschan Patantcnwaittkammar. - Garlchtutand for Ulitung und Zahlung: Nürnberg.

Gespräch· am* Firntpracher haben kaliia rachtsvärblndllcha Wirkung.

die mit zunehmender Drehzahl den Anstellwinkel der Förderschaufeln verringern.

Es wurde andererseits versucht, die Luftgeräusche durch Verwendung von Profilschaufeln zu reduzieren.

Bei einem umlaufenden Lüfter mit geringer Geräuschentwicklung, ist es bekannt, die Schaufeln gelenkig anzuordnen oder aus federnden Werkstoff herzustellen, wobei die Schaufeln beim Wechseln der Drehrichtung derart umstellbar sind oder sich selbst umstellen, daß bei beiden Drehrichtungen die an den Endpunkten der Schaufeln an diese angelegten Tangenten die gleiche Neigung entgegen der Drehrichtungen nach rückwärts aufweisen. Zur Umstellung der Schaufeln bei diesem bekannten Lüfter sind jedoch aufwendige mechanische Vorrichtungen nötig.

Es ist auch ein Radialgebläserad bekannt, mit in der Aufhängung beweglichen Flügeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialst römungsmas chine zu schaffen, bei der mit zunehmender Drehzahl gegenüber starren Schaufeln die Leistungsaufnahme vermindert sowie die Geräuschentwicklung reduziert wird.

Zur Lösung dieser ansich bekannten Aufgabe sind erfindungsgemäß die Förderschaufein in der Rotationsebene schwenkbar angeordnet.

Dadurch wird erreicht, daß die Luftförderung und damit die Leistungsaufnahme mit steigender Drehzahl gegenüber Lüftern mit starren Schaufeln abnimmt, indem die beaufschlagte

609*15/0168

Kreisringfläche kleiner und die Umfanggeschwindigkeit verringert lird. Dadurch wird auch die Geräuschentwicklung wesentlich vermindert. Ferner ergibt sich bei geschwenkten Schaufeln in Fahrzeugen mit hoher Fahrgeschwindigkeit ein geringerer Strömungswiderstand.

Gemäß einem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel der Erfindung weist eine Nabe des Lüfters achsparallel und in gleichen Winkelabständen angeordnete Bolzen zur Befestigung der Förderschaufeln auf. Dadurch ist jede Schaufel nach rückwärts schwenkbar. Die Größe des Schwenkwinkels wird durch die jeweils nachfolgende Schaufelaufhängung begrenzt, Bei sechs Schaufeln ergibt sich beispielsweise ein Schwenkwinkel von ca. 90°.

Die Schaufeln der Strömungsmaschine müssen sehr leicht sein. Vorteilhafterweise sind sie aus einem Duroplastkunststoff gespritzt.

Zur leichteren Verlegung des Schwerpunktes sind die Schaufeln in vorteilhafterweise mit Metalleinlagen im Schaufelfuß versehen.

Um die Schwenkbewegung der Schaufeln drehzahlabhängig zu steuern, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung Federmittel als Vorspannung bzw. Widerstand für die Schwenkbewegung vorgesehen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn allen Schaufeln ein Federsystem gemeinsam zugeordnet ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die einzelnen Schaufeln untereinander gekoppelt. Dadurch werden eventuell auftretende Resonanzerscheinungen durch Schwingungen einzelner Schaufeln im Schwenkbereich vermieden.

- 4 -809815/0165

Gemäß einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Stellvorrichtung zur gesteuerten Durchführung der Schwenkbewegung der Schaufeln vorgesehen. Eine derartige Stellvorrichtung läßt sich besonders vorteilhaft ausbilden, wenn die Schaufeln untereinander gekoppelt sind.

Schließlich sieht die Erfindung vor, die Stellvorrichtung durch temperaturabhängige Betätigungsmittel zu steuern.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellen. Dabei zeigt:

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäß angeordnete und ausgebildete Schaufel in ihren Endlagen,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Axialströmungsmaschine, und

Fig. 5 ein weiteres AusfUhrungsbeispiel mit Stellvorrichtung für die Schwenkbewegung.

In Fig. 1 ist eine Förderschaufel 1 einer erfindungsgemäßen Axialströmungsmaschine dargestellt. Die Förderschaufel 1 weist eine Öffnung 11 zur schwenkbaren Befestigung an einem Bolzen J5 (Fig. 2 und 3) auf. Zweckmäßigerweise ist die Öffnung 11 in einer oder zwei Verstärkuhgsrippen 9 bzw. 10 angeordnet. Die Förderschaufel 1 ist vorteilhafterweise aus Kunststoff, insb. einem Duroplast hergestellt und sehr leicht. Um eine drehzahlabhängige Schwenkung der Fördetschaufel 1 zu

609815/0168

erleichtern, ist eine Metalleinlage 4 vorgesehen. Die Metalleinlage 4, die der Verlegung des Schwerpunkts dient und eine die Öffnung 11 aufnehmende Lagerbüchse 12 werden vorteilhaft in die Kunststoffschaufel eingespritzt. Beide Teile können auch zusammen einstückig ausgebildet sein.

In Fig. 1 ist die Pörderschaufel 1 bei einer Drehzahl n=lOOO Upm mit ausgezogener Kontur und für eine Dreh-, zahl n¹= 5000 Upm strichliert dargestellt. Der. Schwerpunkt der Förderschaufel 1 ist mit 6 bezeichnet.

In Fig. 2 ist schematisch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Axialströmungsmaschine dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sechs Förderschaufeln 1 vorgesehen, von denen jede um einen Bolzen j5 schwenkbar ist, wobei die Bolzen 3 auf einer Nabe 2 in gleichen Winkelabständen verteilt angeordnet sind. Um diese Bolzen J5 sind die Schaufeln 1, wie strichliert bzw. strichpunktiert dargestellt, in Abhängigkeit von der Drehzahl, schwenkbar. Dabei ergibt sich bei einer Drehzahl η ein Umfangskreis 13 während bei einer hohen Drehzahl n¹ der Durchmesser des Umfangkreises wesentlich kleiner wird. Aus Fig. 2 ergibt sich auch, daß bei der gewählten Anzahl von sechs Förderschaufeln sich ein Schwenkwinkel für die einzelne Förderschaufel von ca. 90° ergibt.

Der Schwenkbewegung der Schaufeln 1 wird durch ein gemeinsames Federsystem, beispielsweise als Stahlbandfeder 5 ausgeführt, ein Widerstand entgegengesetzt.

6098 15/0165 " " - 6 -

2446453

Mit zunehmender Drehzahl erfolgt durch die Fliehkraft, die im Schwerpunkt 6 angreifend gedacht werden kann, sowie durch den Strömungswiderstand an den Schaufeln die Verstellung der Schaufeln gegen den Widerstand des Pedersystems. Zu jeder Drehzahl stellt sich ein bestimmter Verstellwinkel ein. Die erwünschte Verstellcharakteristik kann durch entsprechende Wahl des Pedersystems definiert werden.

Das in Fig. j5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 im wesentlichen dadurch, daß die Schaufeln 1 durch eine Verstellvorrichtung 7 untereinander gekoppelt sind. Die Stellvorrichtung kann dabei aus einem Stellring bestehen, in dem Stellhebel 16 schwenkbar gelagert sind, die andererseits mit den Schaufeln 1 gelenkig verbunden sind.

Es ist auch möglich, den Stellring 15 temperaturabhängig zu verdrehen, beispielsweise mit Hilfe eines (nicht dargestellten) temperaturabhängigen Stellmotors oder dergleichen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt auch alle (fachmännischen Abwandlungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

- Ansprüche 609815/0165

Claims (8)

1. 24464Θ3

   Ansprüche

   ( lJ Axial-Strömungsmaschine insbesondere als Lüfter bzw. Gebläse für Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschaufeln (1) in der Rotationsebene schwenkbar angeordnet sind.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nabe (2) des Lüfters achsparallel und in gleichen Winkelabständen angeordnete Bolzen (^) zur Befestigung der Förderschaufeln (1) aufweist.
3. 3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (1) aus einem Duroplastkunststoff gespritzt sind.
4. 4. Maschine nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (1) mit Metalleinlagen im-SchaufelfuS versehen sind.
5. 5. Maschine nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet. durch Federraittel (5) als Vorspannung für die Schwenkbewegung der Schaufeln (1).
6. 6. Maschine nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schaufeln (1) miteinander gekoppelt sind.
7. 7· Maschine nach Anspruch 1 oder folgenden,' gekennzeichnet durch eine Stellvorrichtung (7) zur Durchführung der Schwenkbewegung der Schaufeln (1).
8. 8. Maschine nach Anspruch 7* gekennzeichnet durch temperaturabhängige Betätigungsmittel für die Stellvorrichtung (7).

   609815/0165

   Leerseite