DE2530742C3

DE2530742C3 - Lüfter einer geräuscharmen Kühlanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2530742C3
Application number: DE2530742A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Hauser
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1975-07-10
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1986-03-27
Also published as: SE7607843L; SE427998B; FR2317620A1; IT1067096B; DE2530742A1; FR2317620B1; DE2530742B2

Description

Das Querschnittsverhältnis Fi : Fo liegt zwischen 135 und 23. wobei F₀ der engste Querschnitt einer vor dem Laufrad (12) angeordneten Einlaufdüse (2) und F\ der Schaufeleintrittsquerschnitt des Laufrades (12) ist,
die in eine Laufraddeckscheibe (3) hineinragende Einlaufdüse (2) erweitert sich von dem engsten Querschnitt F₀ aus in Strömungsrichtung gesehen derart, daß sowohl der Spaltluftstrom als auch die Hauptströmung eine nach außen gerichtete Komponente erhalten und dadurch tangential oder nahezu tangential an die Abrundung der Laufraddeckscheibe (3) herangeführt werden,

die äußersten Konturen (14) der Flüssigkeitsreibungskupplung (13) liegen zwischen zwei Grenzlinien Lg ι und Lo 2, wobei die Grenzlinie Lc 1 die Lüfterachse in einem Abstand a\ = 0,4 χ tJ\, bezogen auf den Laufradboden (5), schneidet, während für dv". Grenzlinie La der Schnittpunkt durcb a-> = 0,2 χ D\ festgelegt ist, mit D\ als SchaufeleintHtsdurchmesser.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lüfter einer geräuscharmen Kühlanlage für Kraftfahrzeuge, die aus mindestens einem Kühlmittelkreislauf mit Wärmetauscher und einem in Luftrichtung hinter dem Wärmetauscher angeordneten freilaufenden Radiallaufrad, welches über eine Flüssigkeitsreibungskupplung angetrieben wird, besteht.

Eine Anordnung der genannten Gattung ist aus der DE-OS 16 00 061 bekannt Dabei befindet sich der Radiallüfter derart auf der Kupplung, daß die Kupplungsnabe bzw. Lüfternabe sich bis zur Einlaufseite des Radiallüfters erstreckt Diese Anordnung beeinflußt in ungünstiger Weise die Leistung und das Geräuschverhalten des Radiallüfters, da die Strömung im Saugraum und die Anströmung der Schaufeln gestört wird.

Aus der DE-OS 14 03 083 ist ein Radialventilator bekannt, hei dem die Einlaufdüse zwischen Teilen des Gehäuses und der Laufraddeckscheibe einen Spalt '/um Durchtritt der Gehäuserückströmung aufweist. Durch die bogenförmig profilierten Flächen des Gehäuses und der Laufraddeckscheibe und durch Verzögerung der Kfümmerströmung vor dem Laufradeintritt werden die Strömungsverluste im Spal, möglichst gering gehalten, wobei der Ringquerschnitt im Schaufeleintritt 2,4mal bis 3mal so groß sein soll, wie der kleinste kreisförmige Querschnitt der EintrittsdUse. Bei dieser Anordnung wird dem Ablösen der Strömung im Laufradeintritt dadurch entgegengewirkt, daß der Luftstrom aus der Eintrittsöffnung in stumpfem Winkel auf entsprechende Flächen der Laufraddeckscheibe geführt ist.

In der Zeitschrift »Heizung, Lüftung, Haustechnik«, 196U Nr. 6. Seite 161 — 167 ist der Einfluß der Lauiradbreite auf den Wirkungsgrad eines Radialventilators unter der Annahme einer kreiszylindrischen Einlaufdüse untersucht worden. Dieser Untersuchung liegen Radialventilatoren mit Spiralgehäuse zugrunde, wobei von den dabei üblichen Querschnittsverhältnissen (Schaufeleintrittsquerschnitt des Laufrads: engster Querschnitt der Einlaufdüse = 13 bis 1,7) ausgegangen wurde und der engste Querschnitt der Einlaufdüse gleichzeitig deren Ende bildet Die aus diesem Stand der Technik gewonnenen Erkenntnisse beziehen sich also ausnahmslos auf Anordnungen mit Spiralgehäuse und optimale Bedingungen auf der Lufieintrittsseite, d. h. ohne Störeinflüsse. Zum Problem der Strömungsablösung im Umlenkungsbereich ist angegeben, daß durch entsprechende Ausbildung des Spaltes zwischen Laufrad und Ansaugrohr die Strömung auch an kritischen Stellen anliegt
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen von einer Flüssigkeitsreibungskupplung angetriebenen Radiallüfter einer geräuscharmen Kühlanlage zu schaffen, der einen hohen statischen Wirkungsgrad und eine ausreichende statische Druckziffer erreicht und durch den die Belastung der Kupplungslager möglichst gering ist

Diese Aufgabe wird bei einem Lüfter de? eingangs genannten Gattung erfmeungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) Das Querschnittsverhältnis Fi : Fo liegt zwischen I35 und 23, wobei F₀ der engste Querschnitt einer vor dem Laufrad (12) angeordneten Einlaufdüse (2) und F\ der Schaufeleintrittsquerschnitt des Laufrades (12) ist,

b) die in eine Laufraddeckscheibe (3) hineinragende Einlaufdüsc (2) erweitert sich von dem engsten Querschnitt Fo aus in Strömungsrichtung gesehen derart daß sowohl der Spaltluftstrom als auch die Hauptströmung eine nach außen gerichtete Komponente erhalten und dadurch tangential oder nahezu tangential an die Abrundung der Laufraddeckscheibe (3) herangeführt werden,
c) die äußersten Konturen (14) der Flüssigkeitsreibungskupplung (13) liegen zwischen zwei Grenzlinien Lei und Lo% wobei die Grenzlinie Lc 1 die Lüfterachse in einem Abstand a\ = 0,4 χ D\, bezogen auf den Laufradboden (5), schneidet, während für die Grenzl'nie Lc 2 der Schnittpunkt durch a₂ = 0,2 χ D\ festgelegt ist, mit D\ als Schaufeleintrittsdurchmesser.

Der statische Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen freilaufenden Radiallüfters beträgt 60—70%. Dies bedingt einen wesentlich geringeren Geräuschpegel gegenüber den herkömmlichen Lüfterausführungen, da ein besserer Wirkungsgrad gleichbedeutend mit geringerer Wirbelbildung ist. Darüber hinaus wird das Kupplungslager nur einer äußerst geringen Belastung ausgesetzt, was eine Verbesserung hinsichtlich der Betriebsdauer zur Folge hat.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lüfters ist nachstehend anhand der Zeichnung, die einen Schnitt durch ein von einer Flüssigkeitsreibungskupplung angetriebenes freilaufendes Radiallaufrad zeigt, läher erläutert.

Das Radiallaufrad umfaßt cine Deckscheibe .3, Schaufeln 4 und einen Laufradboden 5. In eine Öffnung der Deckscheibe 3 ragt eine Einlaufdüse 2, wobei der engste

düsenquerschnitt mit F₀ bezeichnet ist Die Deckschei- >e 3 ist mit einem großen Radius versehen, um das Anliegen der Strömung an dieser Stelle zu begünstigen. \n einer mit 6 bezeichneten Stelle, das ist der Luftspalt wischen Einlaufdüse 2 und Laufrad 12, entsteht ein spaltluftstrom, welcher das Anlegen der Strömung an die Rundung der Deckscheibe 3 begünstigt Der Luftspalt sollte wegen der Vibrationen der Brennkraftmaschine und aus fertigungstechnischen Gründen etwa 5—7 mm betragen.

Zwischen Laufradboden 5 und Deckscheibe 3 erstrekken sich die Schaufeln 4, deren innerer Durchmesser (Schaufeleintrittsdurchmesser) mit D₁ und äußerer Durchmesser (Schaufelaustrittsdurchmesser) mit L\ bezeichnet ist Der Schaufeleintrtetsquerschnitt ist mit F\ is bezeichnet Das Radiallaufrad ist mit seinem Laufradboden 5 auf einer Flüssigkeitsreibungskupplung 13 befestigt, deren äußere Kontur mit dem Bezugszeichen 14 versehen ist

Bei der beschriebenen Form der Einlsufdüse 2 legt sich der Spaltluftstrom aufgrund des bekannten Coanda-Effektes an die Rundung der Deckscheibe 3 an und führt der Hauptströmung so viel Energie zu, daß eine zu starke Abbremsung der Grenzschicht an der Deckscheibenabrundung vermieden und eine Ablösung der Hauptströmung verhindert wird. Durch diesen Effekt wird eine erhebliche Verzögerung der umgelenkten Strömung ermöglicht Es erfolgt noch eine ablösungsfreie Verzögerung, wenn der Schaufeleintrittsquerschnitt F\ das 2^fache des engsten Düsenquerschnitts F₀ ist wobei F\ = D\ χ b\ χ ^r ist und b\ die Schaufelbreite bedeutet Mit der starken Vergrößerung ist eine niedrigere Austrittsgeschwindigkeit und ein hoher statischer Druckanteil verbunden, wie es für einen geräuscharmen Betrieb wünschenswert ist

Um die Belastung der Kupplungslager niedrig zu halten, ragt die Kupplung 13 so weit in das Laufrad 12 hinein, daß der Schwerpunkt des Lüfters dicht am Lager liegt Aus ströriiungstechnischen Gründen ist die Kupplung so angeordnet, daß die Strömung im Saugraum und damit die Anströmung der Schaufeln 4 nicht gestört wird. Durch die stabilisierende Wirkung des Spaltstromes ist die beschriebene Lüfterbauart aber relativ unempfindlich gegen derartige Störungen, so daß die Kupplung bis zu einer Grenzlinie Lo 1 & den Saugraum eingebracht werden darf, ohne daß eine nennenswerte Beeinflussung der Luftleistung und des Geräuschverhaltens erfolgt Um eine günstige Lagerbelastung bei gleichzeitig geringfügiger Beeinflussung der Lüfterdaten zu erzielen, muß die äußerste Kontur 14 der Kupplung 13 in eint-m gewissen Bereich liegen, welcher durch die Grenzlinie Lc 1 und eine zweite Grenzlinie Lot bestimmt ist Ausgangspunkt der beiden Grenzlinien ist jeweils der Schnittpunkt der Schaufeleintrittskante mit dem Laufradboden 5. Die Grenzlinie Lo1 schneidet die Lüfterachse in einem Abstand a\ = 0,4 χ D\ bezogen auf den Laufradboden 5, während für die Grenzlinie Lo 7 der Schnittpunkt durch a-i = 0ixDi festgelegt ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Lüfter einer geräuscharmen Kühlanlage für Kraftfahrzeuge, die aus mindestens einem Kühlmittelkreislauf mit Wärmetauscher und einem in Luftrichtung hinter dem Wärmetauscher angeordneten freilaufenden Radiallaufrad, welches über eine Flüssigkeitsreibungskupplung angetrieben wird, besteht, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: