DE2506364A1

DE2506364A1 - Noise reduction method for radiator impeller - ring fitted close to impeller ends is made from acoustically absorbent material

Info

Publication number: DE2506364A1
Application number: DE19752506364
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Buechner; Wolfgang Dipl Ing Eikelberg
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1975-02-14
Filing date: 1975-02-14
Publication date: 1976-08-19

Abstract

Installation fitted to the impeller wheel of a blower to reduce the degree of sound caused by the impeller air flow, especially used for a impeller wheel fitted within the area of a radiator of I.C. motors. A cylindrical ring (4) made from acoustically absorbent material is fitted to the wheel circumference (3) at a small radial distance from the impeller ends. The measurements of the ring (4) are arranged to ensure that width measurements (6, 7) when viewed in the direction of air flow (10) on the side lying behind the wheel centre plane (8) is considerably greater than the width measurement of the side lying in front of the wheel centre plane (8).

Description

YOLKSWAGENWERK AKTIENGESELLSCHAFTYOLKSWAGENWERK AKTIENGESELLSCHAFT

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Unsere Zeichen: K 1894Our mark: K 1894

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Einrichtung an einem Flügelrad eines Gebläses zur Verringerung des LuftschallsDevice on an impeller of a blower to reduce airborne noise

Die Erfindung "betrifft eine Einrichtung an einem Flügelrad eines Gebläses zur Verringerung des durch die Umströmung der Flügel hervorgerufenen Luftschalls, insbesondere an einem im Bereich eines Kühlers für eine Brennkraftmaschine befindlichen Flügelrad.The invention "relates to a device on an impeller a fan to reduce the airborne sound caused by the flow around the blades, in particular at an im Area of a cooler for an internal combustion engine located impeller.

Geräuschentwicklungen bei Flügelrädern mit hoher Umfangsgeschwindigkeit sind im wesentlichen auf strömungstechnische Unzulänglichkeiten wie z. B. das Abreißen der Strömung und anschließende ¥irbelbildung zurückzuführen. Aus diesem Grunde muß man, wenn man den Geräuschpegel möglichst niedrig halten will, die Flügel nach den Grundsätzen der Aerodynamik optimal gestalten und anordnen. Auch durch eine Verringerung der Umfangsgeschwindigkeit', was einer Drehzahlabsenkung bzw. einer Reduzierung des Flügelraddurchmessers entspricht, kann man den Geräuschpegel senken. Diese Maßnahme läßt sich jedoch nicht immer verwirklichen, weil nämlich der zeitliche Luftdurchsatz eines Gebläses nichtlinear proportional der Umfangs-Noise development with impellers with high peripheral speed are essentially due to flow imperfections such. B. the tearing off of the flow and subsequent ¥ due to eddy formation. For this reason you have to keep the noise level as low as possible wants to optimally design and arrange the wings according to the principles of aerodynamics. Also by reducing the peripheral speed ', what corresponds to a reduction in speed or a reduction in the impeller diameter can be done reduce the noise level. However, this measure cannot always be implemented because of the air throughput over time of a fan non-linearly proportional to the circumferential

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α.α.

geschwindigkeit des Flügelrades ist. Der zeitliche Luftdurchsatz ist aber vielfach eine Größe, die zur Lösung von Kühlproblemen notwendigerweise vorgegeben ist und die deshalb praktisch nur in gewissen Grenzen verändert werden kann, zumindest aber nicht unterschritten werden darf.speed of the impeller is. However, the air throughput over time is often a variable that is used to solve cooling problems is necessarily given and which can therefore practically only be changed within certain limits, at least but must not be undercut.

So gibt es also technische Gegebenheiten, bei denen weder die geometrischen Daten des Flügelrades noch seine Drehgeschwindigkeit geändert werden können. In solchen Fällen ist bei akustisch optimalen Flügelrädern die Geräuschentwicklung nur dann zu mindern, wenn man separate schalldämmende Maßnahmen vorsieht. Aus der deutschen Auslegeschrift 1 134 906, deutsche Klasse 63c 79» ist es baspielsweise bekannt, dem hinter dem Kühler eines Kraftfahrzeuges sitzenden Kühlgebläse und dem größten Teil des Antriebsaggregats für das Kraftfahrzeug eine Abdeckung aus schalldämpfendem Material zuzuordnen, die großräumig über Gebläse und Motor gestülpt ist.So there are technical conditions in which neither the geometrical data of the impeller nor its speed of rotation can be changed. In such cases, with acoustically optimal impellers, the noise development is only then to be reduced if separate soundproofing measures are provided. From the German Auslegeschrift 1 134 906, German class 63c 79 »it is known, for example, the one behind the cooler a motor vehicle seated cooling fan and most of the drive unit for the motor vehicle a cover made of sound-absorbing material, which is placed over the blower and motor over a large area.

Meistens ist ein schallabsorbierendes Material auch zugleich ein guter Wärmeisolator. Das bedeutet, daß in dem Beispiel der zitierten Auslegeschrift in der Umgebung des Motors ein Wärmestau zustande kommt, der gar nicht erwünscht ist, denn um so höher muß nun wieder die Kühlleistung sein, womit leicht die zu bekämpfenden Geräusche wieder steigen. TIm den Preis einer schlechteren Motorkühlung hat man hier den durch das Flügelrad - und natürlich auch durch den Motor - hervorgerufenen Luftschallpegel verringert. TIm diese Nachteile in Grenzen zu halten, hat man zwischen der Abdeckung und dem Geläse- bzw. Motorblock reichlich freien Kaum gelassen. Der eigentliche Zweck, nämlich die angestrebte Schallpegelreduzierung, wird somit nicht optimal erfüllt.Most of the time, a sound-absorbing material is also a good thermal insulator. This means that in the example of the cited interpretation there is a build-up of heat in the vicinity of the engine, which is not at all desirable, because the higher the cooling capacity must be, which easily increases the noises to be combated. At the price of poor engine cooling, the airborne noise level caused by the impeller - and of course also by the engine - has been reduced. In order to keep these disadvantages within limits, there was hardly any free space between the cover and the fan or engine block. The actual purpose, namely the desired sound level reduction, is therefore not optimally achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den wahrnehmbaren Luftschall eines schnelHJumlaufenden Flügelrades weitestgehendThe invention is based on the object of minimizing the perceptible airborne sound of a rapidly rotating impeller

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zu reduzieren. In einfacher und verblüffend wirksamer Weise wird diese Aufgabe gelöst durch einen am Umfang des Rades in · einem geringen radialen Abstand von den Flügelenden angeordneten zylindrischen Ring aus akustisch absorbierendem Material. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß es am wirksamsten ist, wenn der Luftschall unmittelbar in der Nähe seiner Quelle - und das sind in der Hauptsache die Flügelspitzen - vernichtet wird. Die zugleich wärmedämmende Eigenschaft des Materials für den Ring hat in diesem Falle keine praktische Auswirkung auf die Kühlleistung des Gebläses, weil das strömende Medium, also die Luft und die in ihr enthaltene Wärmeenergie, mit hinreichender Geschwindigkeit in Richtung der Zylinderachse transportiert wird. Als akustisch absorbierendes -Material kann beispielsweise Glaswolle, Steinwolle oder ein offenporiger Schaumstoff verwendet werden. Der Schaumstoff kann mit einer Mikrohaut versehen sein, damit die akustisch wichtige Porigkeit nicht durch z. B. Spritzwasser verloren geht.to reduce. This problem is solved in a simple and amazingly effective way by a a small radial distance from the wing tips arranged cylindrical ring made of acoustically absorbent material. The invention is based on the idea that it is most effective when the airborne sound is in the immediate vicinity of its source - and these are mainly the wing tips - is destroyed. The at the same time heat-insulating property of the material for In this case, the ring has no practical effect on the cooling performance of the fan, because the flowing medium, i.e. the air and the thermal energy contained in it, transported with sufficient speed in the direction of the cylinder axis will. For example, glass wool, rock wool or an open-pored foam material can be used as acoustically absorbing material will. The foam can be provided with a micro-skin to prevent the acoustically important porosity by z. B. splash water is lost.

Der Grad der Schallabsorption ist um so besser, je langer die durch den Ring geführte Luft mit der Zylinderwand Kontakt hat. Deshalb ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Ring so bemessen und angeordnet, daß seine Breitenabmessung auf der - in Strömungsrichtung der Luft gesehen - hinter der Radmittelebene liegenden Seite wesentlich größer ist als die Breitenabmessung auf der vor der Radmittelebene liegenden Seite. Auch die Dicke der akustisch wirksamen Zylinderwand sollte möglichst hohe Werte aufweisen (bestenfalls A/4 oder mehr der zu bekämpfenden Frequenz f = j- ; c = Schallgeschwindigkeit, λ = Wellenlänge). Für den Fall, daß hinter dem Flügelrad keine genügend lange Auslaufstrecke zur Verfügung steht, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Ring in seinem hinteren Bereich zumindest eine· Aussparung aufweist, die ein Abfließen der angesaugten Luft senkrecht zur Zylinderachse ermöglicht. Damit wird ein Luftstau hinter dem Gebläse vermieden.The longer the time, the better the degree of sound absorption air passed through the ring is in contact with the cylinder wall. Therefore, according to a further embodiment of the invention, the Ring sized and arranged so that its width dimension on the - seen in the direction of air flow - behind the Wheel center plane lying side is substantially larger than the width dimension on the side lying in front of the wheel center plane. The thickness of the acoustically effective cylinder wall should also have values that are as high as possible (at best A / 4 or more of the frequency to be combated f = j-; c = speed of sound, λ = wavelength). In the event that there is no sufficiently long run-out section available behind the impeller, has it has been found to be expedient for the ring to have at least one recess in its rear region, which can drain off of the sucked in air perpendicular to the cylinder axis. This avoids a build-up of air behind the fan.

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Die Aussparung ist dabei vorteilhafterweise so anzuordnen, daß der Luftschall, der natürlich auch durch diese Aussparung austritt, an anderen benachbarten Bauteilen abgebaut wird, beispielsweise durch mehrfache Reflexion und teilweise Absorption, und nicht dort zum Tragen kommt, wo er als störend empfunden wird. Die Aussparung kann in einer Profilierung des in Strömungsrichtung der Luft gesehen hinteren Endbereiches des zylindrischen Ringes oder in einer Anzahl von Öffnungen in der Zylinderwand bestehen.The recess is advantageously to be arranged so that the airborne sound, which of course also through this recess leaks, is broken down on other neighboring components, for example through multiple reflection and partial absorption, and does not come into play where it is perceived as annoying. The recess can be in a profiling of the seen in the flow direction of the air in the rear end region of the cylindrical ring or in a number of openings exist in the cylinder wall.

In manchen Fällen ist vor dem Flügelrad ein Lufteinlauftrichter angeordnet. Der kann zweckmäßigerweise mit einem Flansch versehen sein, auf dem der Absorptionsring befestigt wird.In some cases an air inlet funnel is arranged in front of the impeller. It can expediently be provided with a flange on which the absorption ring is attached.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.

Die Figur zeigt schematisch und im Schnitt eine Kühlgebläseeinrichtung, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen verwendet wird, um den Luftdurchsatz durch einen Kühler zu vergrößern.The figure shows schematically and in section a cooling fan device, as used, for example, in motor vehicles to increase the air flow through a radiator.

Rechts von dem Kühler 1, d.h. in Strömungsrichtung der Luft gesehen hinter diesem, befindet sich der Lufteinlauftrichter 2, hinter dem das Flügelrad 3 angeordnet ist. Das Flügelrad 3 läuft innerhalb eines zylindrischen Ringes 4 aus akustisch wirksamem offenporigem Schaum. Die Drehachse 5 des Flügelrades 3 fällt mit der Zylinderachse zusammen. Der innere Durchmesser des Ringes 4 ist ni*¹ wenig größer als der Durchmesser des Flügelrades 3· Der zylindrische Ring 4 ist so über dem Flügelrad angeordnet, daß seine Breitenabmessungen 6 bzw. 7 hinter der Flügelradmittelebene 8 wesentlich größer sind als die Breitenabmessung 9 "vor der Radmittelebene 8. Denn die Schallpegelabsenkung ist um so größer, je länger die durchströmende Luft mit dem Ring 4 in Kontakt ist. Da der Schall jedoch erst durchTo the right of the cooler 1, ie behind it as seen in the flow direction of the air, there is the air inlet funnel 2, behind which the impeller 3 is arranged. The impeller 3 runs inside a cylindrical ring 4 made of acoustically effective open-pored foam. The axis of rotation 5 of the impeller 3 coincides with the cylinder axis. The inner diameter of the ring 4 is ni * ¹ slightly larger than the diameter of the impeller 3. The cylindrical ring 4 is arranged above the impeller in such a way that its width dimensions 6 and 7 behind the impeller center plane 8 are significantly greater than the width dimension 9 "in front the wheel center plane 8. Because the longer the air flowing through is in contact with the ring 4, the greater the reduction in the sound level

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die Umströmung der Flügel, also im Bereich der Radmittelebene 8 entsteht, ist es ausreichend, wenn von hier ab in Richtung der Luftströmung 10 sich die Schallabsorptionsfläche erstreckt.the flow around the wings, i.e. in the area of the wheel center plane 8 arises, it is sufficient if the sound absorption surface extends from here in the direction of the air flow 10.

Der Ring 4 ist unterteilt in eine obere Hälfte 4a und eine un-The ring 4 is divided into an upper half 4a and an un-

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tere Hälfte 4b. Die obere Hälfte/ist auf einem am Einlauftrichter 2 befindlichen Flansch 11 befestigt. Die untere Hälfte 4b ist in eine ebenfalls am Lufteinlauftrichter 2 befestigte Halbschale 12 aus Blech geklebt. In nicht allzu großer Entfernung hinter dem Flügelrad befindet sich eine quer zur Strömungsrichtung verlaufende, konstruktiv bedingte Wand 13 die sich z.B. aus der Stirnfläche eines Motors ergibt. Damit infolge der Existenz dieser Wand 13 kein Luftstau hinter dem Flügelrad entsteht, ist aus dem Ring 4 das gestrichelt gezeichnete Stück 14 ausgespart. Die Luft kann somit quer zur anfänglichen Strömungsrichtung 10 abfließen. Die Aussparung I4 ist den jeweiligen Gegebenheiten anzulassen. In der vorliegenden Ausführung ist die Schallabstrahlung nach unten hin geringer als die nach oben.lower half 4b. The upper half / is on one of the inlet funnel 2 located flange 11 attached. The lower half 4b is glued into a half-shell 12 made of sheet metal, which is also attached to the air inlet funnel 2. Not too far away Behind the impeller there is a wall 13 which is due to the construction and which runs transversely to the direction of flow e.g. results from the face of a motor. As a result of the existence of this wall 13, there is therefore no accumulation of air behind the impeller arises, the piece 14 shown in dashed lines is cut out of the ring 4. The air can thus transverse to the initial Flow direction 10 flow away. The recess I4 is the respective To leave circumstances. In the present embodiment, the sound radiation downwards is less than the top.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist insbesondere dazu geeignet, das Außengeräusch von Kraftfahrzeugen zu reduzieren.The device according to the invention is particularly suitable for reducing the external noise of motor vehicles.

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Claims

EXPECTATIONS

\! 1 J device on an impeller of a blower for reduction the airborne noise caused by the airflow of the blades, in particular on an impeller located in the area of a cooler for an internal combustion engine, characterized by a acoustically arranged on the circumference of the wheel (3) at a small radial distance from the wing ends of the cylindrical ring (4) absorbent material.

2. Device according to claim 1, characterized in that the ring (4) is dimensioned and arranged so that sane width dimension (6,7) on the side lying behind the wheel center plane (8) - seen in the direction of flow (1O) of the air - substantially is greater than the width dimension (9) on the side lying in front of the wheel center plane (8).

3. Device according to claim 2, characterized in that the

'Ring (4) has at least one recess (14) in its rear region, which allows the sucked-in air to flow away vertically to the cylinder axis (5).

4. Device according to one of claims 1 to 3 *, characterized in that that the ring (4) on a flange (11) of an air inlet funnel arranged directly in front of the impeller (3) (2) is attached.

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