DE2756800A1 - Axialventilator mit hilfsfluegeln - Google Patents

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER

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KABUSHIKI KAISHA TOYOTA CHUO KENKYUSHO 77/8760

2-12, Hisakata, Tempaku-ku,
Nagoya-shi, Aichi-ken,
J ap a n

Axialventilator mit HiIfsflügeln

Beschreibung:

Diese Erfindung betrifft einen Axialventilator mit Hilfsflügein.

Da Axialventilatoren bei geringer Größe eine große Luftströmung erzeugen können, haben sie weite Anwendung gefunden. Hierbei gibt es im wesentlichen zwei Ausbildungsformen eines Axialventilators, nämlich

den sog. ohne Gegendruck arbeitenden offenen Axialventilator, wie er etwa als Kühlventilator oder

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Oipl.-Ing. . H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nal. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl. Ing. Dr. jur. . G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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Gebläse eingesetzt wird, wobei in der nahen Umgebung des Ventilators weder auf der Saugseite noch auf der Abgabeseite ein Druckwiderstand bzw. Gegendruck auftritt.

Die weitere Ausführungsform ist der sog. Ventilator mit Gegendruck, etwa in der Form eines Ventilators für einen Automobilkühler, für einen Ölkühler, oder für Klimaanlagen, wobei ein gewisser Gegendruck entweder auf der Saugseite oder der Abgabeseite des Ventilators auftritt; weiterhin sind hier auch solche Ventilatoren zu berücksichtigen, die bei Überdruck arbeiten, etwa zum Betrieb von Preßluftgeräten.

In jedem Falle weisen die aufgeführten Typen von Ventilatoren übereinstimmende Konstruktionsmerkmale auf. Aus diesem Grunde werden häufig offene, ohne Gegendruck arbeitende Ventilatoren anstelle von mit Gegendruck arbeitenden Ventilatoren eingesetzt, ohne daß die jeweilige Verteilung der Luftströme beachtet wird; dies führt dann zu einer geringeren Wirksamkeit und zu einem hohen Geräuschpegel.

Von den zur vorliegenden Anmeldung benannten Erfindern ist bereits ein Axialventilator mit Hilfsflügeln beschrieben worden (vgl. deutsche Offenlegungsschrift 26 19 318), der anstelle von jedem der oben genannten Ventilatortypen eingesetzt werden kann.

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Wird dieser bekannte Axialventilator als offener, ohne Gegendruck arbeitender Ventilator eingesetzt, so kann wegen der von den Hilfsflügeln erzeugten zentrifugalen Luftströme die Menge der abgegebenen Luft gesteigert werden, im Vergleich zu einem anderen bekannten, offenen, ohne Gegendruck arbeitenden Ventilator oder einem entsprechenden Gebläse, das solche zentrifugalen Luftströme nicht erzeugt; darüberhinaus kann mit jenem bekannten Ventilator die Luft auf einen großen Bereich aufgeblasen werden.

Wird darüberhinaus jener bekannte Axialventilator als mit Gegendruck arbeitender Ventilator eingesetzt, so kann wegen der zentrifugalen Luftströme sowohl eine hohe Menge an abgegebenen Luftströmen wie wegen des verbesserten Geräuschpegels eine hohe Nutzleistung erzielt werden im Vergleich zu einem anderen bekannten Ventilator, der solche zentrifugalen Luftströme nicht erzeugt, und bei dem ein Gegendruck entweder auf der Saugseite oder auf der Abgabeseite oder auf beiden Seiten des Ventilators vorgesehen ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind weitere Untersuchungen auf diesem Gebiet der Technik durchgeführt worden, wobei insbesondere der-jenigen Feststellung nachgegangen wurde, daß die Hinterkante eines Ventilatorflügels (bzw. einer Ventilator schaufel, bzw. eines Schaufelblattes) zu einem Anstieg der Menge der abgegebenen Luft und der Wirksamkeit des Ventilators beiträgt; die vorliegende Erfindung bringt deshalb weitere Verbesserungen gegenüber dem aus der deutschen Offenlegungs-

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schrift 26 19 318 bekannten Axialventilator.

Die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Axialventilator mit Hilfsflügeln bereitzustellen, welcher eine gesteigerte Luftmenge abzugeben vermag und eine noch bessere Wirksamkeit aufweist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Axialventilator bereitzustellen, der sowohl eine axiale Strömung als auch eine radiale Strömung zu erzeugen vermag.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen solchen Axialventilator bereitzustellen, dessen Hilfsflügel über den Endabschnitt der Hinterkante eines Hauptflügels des Ventilators hinausragen.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Axialventilator bereitzustellen, bei dem wegen des abstehenden Abschnittes der Hilfsflügel eine starke radiale Strömung erzeugt wird, so daß insgesamt über die axiale Strömung hinaus eine Steigerung der Luftströmung erzielbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgaben ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches wiedergegeben. Weitere Besonderheiten und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Axialventilators ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Mit der vorlje genden Erfindung wird somit ein Axialventilator mit wenigstens einem Hilfsflügel bereitgestellt, der entweder an der Saugseite oder an der Druckseite eines Ventilatorflügels vorgesehen ist; dieser Hilfsflügel erstreckt sich mit seiner Länge in der Breiten-(Sehnen) Richtung des Ventilatorflügels; das eine Ende des Hilfsflügeis an der Vorderkante des Ventilatorflügels befindet sich näher an der Drehachse des Ventilators als das andere Ende des Hilfsflügels an der Hinterkante des Ventilatorflügels; die erfindungs gemäße Weiterbildung eines solchen Axialventilators ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsflügel in der Weise angeordnet ist, daß er nach außen über die Hinterkante des Ventilatorflügels hinausragt bzw. absteht.

Eine weitere erfindungs^mäße Weiterbildung dieses Axialventilators ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß, in dem der Hilfsflügel über die Hinterkante des Ventilatorflügels hinausragt, kleiner ist als die halbe Breite (Sehnenlänge) des Ventilatorflügels.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen auch 8 Blatt Abbildungen mit den Fig. 1 bis 31f im einzelnen zeigen:

Jig. 1 Einzelheit» eines erfindungsgemäßen Axialventilators ;

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Fig. 2 Einzelheiten zur Erläuterung der ersten Ausführungsbis 5 form eines erfindungsgemäßen Axialventilators;

Fig. 6 Einzelheiten zur Erläuterung der zweiten Ausführungs·

bis 9 form eines erfindungsgemäßen Axialventilators;

Fig. 10 Einzelheiten zur Erläuterung der dritten Ausführungs-

bis 12 form eines erfindungsgemäßen Axialventilators;

Fig. 13 Einzelheiten zur Erläuterung der vierten Ausführungs·

bis 15 form eines erfindungsgemäßen Axialventilators;

Fig. 16 Einzelheiten zur Erläuterung der fünften Ausführungs·

bis 18 form eines erfindungsgemäßen Axialventilators; und

Fig. 19 Änderungen der vorausgegangenen Ausführungsformen, bis 31

Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßer Axialventilator mit Hilfsflügeln im einzelnen mit Bezugnahme auf die Fig. 1A und 1B beschrieben.

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Bei dem mit Fig. 1B dargestellten Axialventilator mit Hilfsflügeln ist der Hilfsflügel S auf dem Ventilatorflügel B ausgebildet und erstreckt sich um den Abstand w (ab) in Verlängerung seiner bisherigen Richtung über diese Hinterkante des Ventilatorflügels B hinaus. Im Gegensatz dazu ist bei dem mit Fig. 1A dargestellten bekannten Ventilator der Hilfsflügel S auf der konkaven oder konvexen Seite des Ventilatorflügels B ausgebildet (bei der Darstellung nach Fig. 1A befindet sich der Hilfsflügel auf der konvexen Seite) und erstreckt sich bis zu einer Position R (die mittels einer gestrichelten Linie angedeutet ist). Die Sehnenlänge (Breite) des Ventilatorflügels ist mit W bezeichnet; diese Abmessung entspricht einer Länge einer Sehne des Flügelblattes von der Vorderkante bis zur Hinterkante des Flügels bei einem mittleren Radius des Ventilators:

' ö

(Außendurchmesser des Ventilators) +(Nabenradius)

Bei dem erfindungsgemäßen Axialventilator erstreckt sich der Hilfsflügel über die Hinterkante des Ventilatorflügels hinaus; rotiert ein solcher Ventilatorflügel mit hoher Geschwindigkeit, so werden leicht zentrifugale Luftströme erzeugt, wodurch die Leistung und die von dem Ventilator abgegebenen Luftmengen gesteigert werden.

Nachfolgend werden einzelne Besonderheiten des erfindungsgemäßen Ventilators angegeben:

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1) Der Hilfsflügel ist in dem in radialer Richtung äußersten Ende des Flügels angeordnet und erstreckt sich glatt in Richtung einer Sehne des Flügels über die Flügelhinterkante hinaus, wodurch eine Steigerung der abgegebenen Luftmenge erzielt wird, ohne den Geräuschpegel anzuheben.

2) Damit der von der Hinterkante des Flügels abstehende Hilfsflügel starke zentrifugale Luftströme erzeugen kann, steht der Hilfsflügel über die Flügelhinterkante hinaus, wodurch eine Differenz in der Umfangsgeschwindigkeit der Luftströme längs der Oberfläche des Hilfsflügels erzeugt wird, so daß bei vermindertem Druckverlust und bei höherer Wirksamkeit stärkere Luftströme und eine gesteigerte Luftmenge nach aussen geblasen werden kann.

3) Von einem Flügel mit einem über dessen Hinterkante hinausragenden Hilfsflügel kann die Luft in radialer Richtung nach außen geblasen werden, so daß der Bereich, auf den die Luft aufgeblasen werden soll, beispielsweise die Größe eines Objektes, auf das die Luft geblasen werden soll, vergrößert werden kann, so daß eine Luftverteilung erreicht wird, ähnlich der eines bekannten Kühlventilators, der hin und her geschwenkt wird.

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4) Da der Hilfsflügel über die Hinterkante des Flügels hinausragt, kann der wirksame Bereich des Flügels für die Erzeugung einer radialen Strömung vergrößert werden (ohne daß eine höhere Belastung des Flügels durch Luftströme auftritt, was zu dem Ergebnis führt, daß eine gesteigerte Luftmenge abgegeben werden kann, ohne daß ein Anstieg des Geräuschpegels auftritt.

5) Sofern der erfindungsgemäße Ventilator in Verbindung mit einer Umhüllung verwendet wird, kann die (umgekehrte) Rückströmung von der Ausgabeseite zu der Einlaßseite des Ventilators wegen der zentrifugalen Luftströme verhindert werden, so daß die Gesamtmenge der abgegebenen Luft wirksam ausgenutzt wird und die aufgenommene Luftmenge gesteigert v/erden kann.

Nachfolgend wird der erfindungsgemäße Axialventilator noch detaillierter mit Bezugnahme auf Ausführungsformen der Erfindung erläutert.

Die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Axialventilators ist mit den Fig. 2 bis 5 dargestellt und betrifft einen Elektromotor-Ventilator, d.h., einen offenen, ohne Gegendruck arbeiten! en Axialventilator.

Der Axialventilator F1 nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung ist mit vier Ventilatorflügeln B1 (bzw. Ventilatorschaufeln, bzw. Schaufelblättern) ausgerüstet, die in

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radialer Richtung von der Rotationsachse O abstehen. Auf der Druckseite D1 des Ventilatorflügels ist ein Hilfsflügel S angebracht, wobei die Hinterkante 19B des Hilfsflügeis S über die Druckseite D1 des Ventilatorflügels im rückwärtigen Bereich des Flügels B1 hinaussteht; hierbei entspricht die Sehnenlänge w des abstehenden Abschnittes des Hilfsflügels ungefähr 0,1 W (13 mm), wobei w definiert ist als der geradlinige Abstand von der Hinterkante des Ventilatorflügels bis zur abstehenden Hinterkante des Hilfsflügels; weiterhin ist W (130 mm) definiert als die Sehnenlänge bzw. -breite des (Haupt-)Flügels.

Das vordere Ende 19A des Hilfsflügels S befindet sich auf der Seite des Rotationszentrums des Flügels bezüglich dessen Hinterkante 19B; hierbei ist es übliche Praxis, eine glatt gekrümmte Oberfläche zwischen der Vorderkante 19A und der Hinterkante 19B vorzusehen. Mit anderen Worten ausgedrückt, die Formgebung der oben genannten gekrümmten Oberfläche des Flügels ist üblicherweise an die Luftströme 11A, 11B angepaßt, die längs der Druckseite D1 eines Ventilatorflügels des Ventilators F1 strömen. Der Hilfsflügel S weist in Breitenrichtung des Flügels B1 eine Höhe von 10 mm auf; die Hinterkante 19B schließt eine Endfläche 19C ein, die sich längs einer Verlängerungslinie 21B (bis zum rückwärtigen Bereich) einer Krümmungslinie 21A des Flügels B1 erstreckt, während das Ende 19B eine Fläche aufweist, die rechtwinklig zu der Verlängerung 21B der gekrümmten Linie ausgerichtet ist. In diesem Falle wird voBffAWe¹^}^?« Reiche die Vorderkante 19A des Hilfsflügels mit der Hinterkante 19B verbindet

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(eine Sehne PQ des Hilfsflügels) und der Drehrichtung des Hilfsflügels S ein Winkel gebildet; d.h., der anliegende Winkel θ des Hilfsflügels S gegenüber der Drehrichtung des Hilfsflügels S liegt gewöhnlich zwischen 5 und 45°; bei der dargestellten Ausführungsform beträgt dieser Winkel θ 10°.

Die Ventilatorflügel B 1 sind drehbar innerhalb eines Gehäuses C untergebracht, das ähnliche Form wie ein Vogelkäfig aufweist; die Ventilatorflügel B1 werden mittels eines (nicht dargestellten) Motors,der an der Rückseite des Gehäuses C angeordnet ist, in der in Fig. 2 mit dem Pfeil bezeichneten Richtung gedreht. Das Gehäu3 e C wird von einem Ständer L gehalten, der wiederum auf einer Grundplatte BS befestigt ist, zu der ein Schalter, ein Einstellknopf und ein Anschluß an eine elektrische Stromquelle gehört.

Sofern der Ventilator F 1 in Richtung des Pfeiles 10 rotiert, werden bei dieser Ausführungsform längs der Oberfläche des Flügels Luftströme erzeugt, die mit dem Pfeil 11 bezeichnet sind; weiterhin werden längs der Oberfläche des Hilfsflügels F weitere Luftströme erzeugt, die in Richtung der Luftströme verlaufen.

Wie bereits ausgeführt, ragt ein Abschnitt des Hilfsflügels über die Hinterkante des Flügels hinaus, und die Luftströme, •die längs dieses Hilfsflügels strömen, stellen vermischte Ströme dar, die aus axialen Luftströmen und zentrifugalen Luftströmen an der Abgabeseite des Ventilators bestehen; dies

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führt dazu, daß eine gesteigerte Luftmenge abgegeben wird, im Vergleich mit einem bekannten Ventilator; weiterhin ist der Bereich vergrößert, auf den die Luft geblasen wird.

Im einzelnen ist der Hilfsflügel S in der Weise auf der Oberfläche des Flügels ausgebildet, daß er die glatte Luftströmung längs der Oberfläche des Flügels nicht behindert, wo bereits ursprünglich eine kleine zentrifugale Luftströmung erzeugt worden ist. Im Ergebnis wird erreicht, daß beim erfindungsgemäßen Axialventilator die axialen Luftströme beibehalten sind, die bei einem Ventilator ohne Hilfsflügel auftreten; weiterhin tritt eine absolute Geschwindigkeit V auf, die aus einer Komponente von Luftströmen R besteht, die längs der Oberfläche des Hilfsfltigels strömen, und einer Umfangsgeschwindigkeit U, so daß die absolute Geschwindigkeit V in Form eines in zentrifugaler Richtung abgegebenen Luftstromes 20 zu den anderen Luftströmen hinzugefügt wird, so daß insgesamt die abgegebene Luftmenge gesteigert, und der Bereich, auf den die Luft aufgeblasen wird, erweitert ist.

Insbesondere steht der Hilfsflügel S über die Hinterkante des Flügels hinaus, so daß die Oberfläche des Hilfsflügeis vergrößert werden kann, wodurch wiederum die Umfangsgeschwindigkeit des Luftstromes besonders groß gemacht werden kann. Weiterhin tritt eine große Differenz zwischen der Umfangsgeschwindigkeit an der Vorderkante 19A (Einlaßseite) und der Umfangsgeschwindigkeit an der Hinterkante 19B (Auslaßseite) auf, so daß die zentrifugalen Luftströme 20 stärker gemacht werden, als bei einem Ventilator mit Hilfsflügeln, wie er in der oben

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genannten deutschen Offenlegungsschrift 26 19 318 beschrieben ist; dementsprechend kann auch die abgegebene Luftmenge gesteigert werden.

Weiterhin ist zu beachten, daß der Hilfsflügel S in Richtung der Luftströme 11 ausgebildet ist, so daß keinerlei Trennung der Luftströme an der Flügeloberfläche oder irgendwelche Luftwirbel auftreten; dadurch können die zentrifugalen Luftströme 20 erzeugt werden, ohne den Geräuschpegel zu steigern.

Schließlich ist zu bedenken, daß der abstehende Abschnitt des Hilfsflügels glatt vom Körper des Hilfsflügels S in den rückwärtigen Bereich des Flügels B1 übergeht; dadurch ist die auf den Hilfsflügel einwirkende Belastung (eine von der Luft ausgehende Kraft, die auf eine Flächeneinheit des HiIfsflügeln einwirkt) nicht wesentlich verändert, was gewährleistet, daß die Menge der abgegebenen Luft gesteigert werden kann, ohne den Geräuschpegel anzuheben; im Ergebnis kann damit die Leistung des Ventilators verbessert werden.

Da die Länge w des abstehenden Abschnittes des Hilfsflügels lediglich 0,1 W (13 mm) ausmacht, treten keinerlei Festigkeitsprobleme auf, sofern als Material für die Flügel Polypropylen, Eisen oder Legierungen auf Aluminiumbasis verwendet werden; alle diese Materialien weisen praktisch die erforderliche Festigkeit auf.

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Mit Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 9 soll eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Axialventilators erläutert werden; diese Ausführungsform betrifft ein Gebläse, das zur Kühlung eines wärmeabge-benden Körpers 0 in einer Anlage bestimmt ist, wobei die Luft von außerhalb der Anlage herangeführt wird.

Der Axialventilator P 2 entsprechend dieser zweiten Ausführungsform ist mit zwei oder mehr Ventilatorflügeln B 2 ausgestattet, welche in radialer Richtung von der rotierenden Welle RS abstehen, die gedreht werden kann.

An der Saugseite 12 der Ventilatorflügel B2 sind zwei Hilfsflügel S1, S2 ausgebildet. Die Hilfsflügel S1 und S2 sind parallel zueinander angeordnet (was nachfolgend als Anordnung bei gleichem Abstand bezeichnet wird); die Vorderenden 19A, 19A¹ der Hilfsflügel S1, S2 befinden sich näher am RotationsZentrum des Ventilators als die Hinterenden 19B, 19B¹ dieser Hilfsflügel; zwischen den Vorderenden und den Hinterenden weisen die Hilfsflügel S1, S2 eine glatte gekrümmte Oberfläche oder eine flügelähnliche Form auf. Darüberhinaus erstrecken eich die Hilfsflügel schräg und nach außen über die Hinterkante 18B des Ventilatorflügels B2 hinausstehend; die Länge des abstehenden Abschnittes der Hilfsflügel beträgt weniger als das 0,2-fache der Sehnenlänge W der Flügel.

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Nachfolgend soll die Wirkungsweise des Axialventilators unter der Annahme diskutiert werden, daß ein Druckwiderstand bzw. ein Gegendruck auftritt, welcher die Luftströmung an der Einlaßseite oder der Auslaßseite des Ventilators behindert (bei der oben erläuterten zweiten Ausführungsform verursacht die Abschirmung M und der wärmeabgebende Körper den Aufbau von Gegendruck). Sofern der Ventilator P2 in der mit dem Pfeil 10 angezeigten Richtung rotiert, werden Luftströme längs der Oberfläche eines Flügels an der Oberfläche der Abgabeseite D2 erzeugt, wie das auch bei dem bekannten Axialventilator der Pail ist; weiterhin tritt eine Luftblaswirkung in Richtung der Ausgabeseite des Ventilators auf, d. h. in axialer Richtung des Ventilators.

Bei einem bekannten Axialventilator tritt an der Saugseite 12 fast keine Luftblaswirkung auf. Demgegenüber gewährleistet die Anordnung der Hilfsflügel S1,S2 die Erzeugung von Luftströmen sowohl längs der Oberfläche der Hilfsflügel wie die Erzeugung zentrifugaler Ströme 20. Dementsprechend kann der Axialventilator nach dieser Ausführungsform eine große Luftmenge durch die Abschirmung M auf den wärmeerzeugenden Körper blasen, da von den abstehenden Hilfsflügein S1, S2 zentrifugale Luftströme erzeugt werden, so daß der wärmeerzeugende Körper 0 wirksam gekühlt werden kann.

Eine Differenz in der Umlaufgeschwindigkeit zwischen dem Vorderende 19A und dem Hinterende 19B der Hilfsflügel S1,S2

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In diesem Falle ist das Hinterende der Hilfsflügel (S1) an dem Flügel B2 in einer radial nach auesen gerichteten Stellung angeordnet und befindet sich am Hinterende des Ventilatorfitigels B2 an dessen in radialer Richtung äußerster Zone.

Weiterhin sind die Hinterenden 19D der Hilfsflügel S1 und S2 als kantenförmige Oberfläche ausgebildet, die parallel zur Rotationsrichtung 10 des Ventilators verlaufen, wobei eine Seitenkante des abstehenden Abschnittes der Hilfsflügel S1, S2, mit der Verlängerung der gekrümmten Linie des Flügels B2 ausgerichtet ist.

Bei dieser Ausführungsform sollen die Hilfsfltigel S1, S2 in der Weise angeordnet sein, daß sie den Stromlinien 11 der Luftströme längs der Saugseite 12 des Flügels folgen. Dementsprechend kann der anliegende Winkel des HiIfsflügeis an der Fitigeloberfläche mit der Drehrichtung des Ventilatorflügels einen Wert von ungefähr 5 bis 45° annehmen; gewöhnlich liegt dieser Wert im Bereich von 15 bis 30°.

Bei dieser Anordnung befindet sich der Axialventilator F2 gegenüber einer Abschirmung H mittels der die Zuführung von Luft von außerhalb der Anlage unterbrochen werden kann. Hierzu werden die Öffnungen DO geschlossen, die in der Wand K der Anlage vorgesehen sind. Hinter dem Axialventilator F2 befindet sich der wärmeabgebende Körper 0, welcher erhebliche Größe aufweist, und welcher dadurch gekühlt werden soll, daß vom

Ventilator Luft auf diesen Körper geblasen wird.

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trägt stark zu der Erzeugung der zentrifugalen Luftströme bei. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Hilfsflügel S1 in der äußersten Zone des Ventilatorflügels B2, d.h., in der in radialer Richtung gesehenen äußersten Zone des Ventilators; weiterhin ragt der Hilfsflügel S1 über die Hinterkante des Ventilatorflügels hinaus und weist eine beträchtliche Länge auf, was dazu führt, daß die Umlaufgeschwindigkeit der Luftströme an dem Hinterende 19B einen max. Wert erreicht, während keine Trennung des Luftstromes von der Oberfläche des Hilfsflügeis S1 auftritt, da die Oberflächen des Hilfsflügeis S1 sanft gekrümmt sind; zusätzlich werden starke zentrifugale Luftströme 20 erzeugt. Um die Differenz in der Umlaufgeschwindigkeit noch weiter zu steigern, ist es möglich, das Vorderende 19A des Hilfsflügeis extrem nahe am Rotationszentrum des Ventilators anzuordnen. Diese Maßnahme ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß der anliegende Winkel des Hilfsflügels außerordentlich erhöht wird, wodurch die Strömung der Luftströme durch einen Gegendruck an der Auslaßseite und der Einlaßseite des Ventilators gestört wird, was wiederum dazu führt, daß der Hilfsflügel die glatte Luftströmung behindert, wodurch Wirbel, eine Trennung der Luffetröme, eine Verminderung der abgegebenen Luftmenge und ein Anstieg des Geräuschpegels auftreten.

Der Hilfsflügel S2 ist näher am Rotationszentrum des Ventilators angeordnet, als der parallel dazu ausgerichtete Hilfsflügel S1; dadurch ist der absolute Wert der Umlaufgeschwin-

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digkeit des Hilfsflügeis S2 nicht so groß wie derjenige des Hilfsflügels S1. Die Differenz der Umlaufgeschwindigkeit zwischen dem Vorderende und dem Hinterende bleibt jedoch nahezu die gleiche wie im Falle des Hilfsflügels S1, wodurch die zentrifugalen Luftströme 20' erzeugt werden. Insbesondere die von dem Hilfsflügel S1 erzeugten zentrifugalen Luftströme 20' strömen quer oder schräg längs der Oberfläche 12 des Flügels oder in die rückwärtige Zone des Flügels, sowie längs der Unterseite des Hilfsflügels S1 (das ist die, dem Rotationszentrum zugewandte Seite des Hilfsflügels S1); diese Luftströme gelangen zum Hinterende des Hilfsflügels S1 und vereinigen sich dort mit den Luftströmen, die längs der Oberseite des Hilfsflügels S1 strömen, wodurch starke, radial nach außen gerichtete, zentrifugale Ströme erzeugt werden.

Die starken, schräg nach außen gerichteten zentrifugalen Luftströme 20 erzeugen Luftströme in einer solchen Richtung, welche den Aufbau von Gegendruck abwenden bzw.. verhüten, sofern ein Druckwiderstand an der Auslaßseite des Ventilators vorliegt. Weiterhin verhindern die zentrifugalen Luftströme 20, daß aus dem Ventilator ausgetretene Luft zu der Einlaßseite des Ventilators zurückströmt; d.h., die Rezirkulation der Luft CL wird verhindert. Dadurch kann mit dem erfindungsgemäßen Ventilator der wärmeerzeugende Körper 0 wirksam gekühlt werden, da von außerhalb der Anlage eine große Menge Kühlluft herangeführt wird; im Ergebnis resultieren daraus Vorteile hinsichtlich der Luftblaswirkung und der Kühlwirkung.

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Zusätzlich kann die abgegebene Luftmenge dadurch erhöht werden, weil die Endflächen der Hilfsflügel parallel zur Rotationsebene des Flügels ausgerichtet sind und weil die Fläche des abstehenden Abschnittes des Hilfsflügels (die Länge des abstehenden Abschnittes = w) vergrößert werden kann, ohne daß die auf den Ventilatorflügel einwirkende Belastung gesteigert wird.

Weiterhin kann eine (in Fig. 9 mit gestrichelten Linien angedeutete) Abschirmung an dieser Ausführungsform eines Ventilators angebracht werden, um die Menge der oben genannten zentrifugalen Luftströme zu erhöhen, womit auch die umgekehrte Strömung von Luft, die zwischen der Abschirmung und dsm. Ventilator hindurchstreicht, durch die zentrifugalen Luftströme verhindert wird, wodurch die Rezirkulation der Luft wirksam verhindert wird, so daß das Ansaugen und die Abgabe von Luft, die von ausserhalb der Anlage herangeführt worden ist, möglich wird. Im Ergebnis wird dadurch ein Ventilator bereitgestellt, dessen System bei hoher Wirksamkeit einen niedrigen Geräuschpegel aufweist.

Sofern bei dieser Ausführungsform eines Axialventilators mit einem Gegendruck zu rechnen ist,wie etwa der von dem wärmeabgebenden Körper O ausgehende Druckwiderstand an der Auslaßseite des Ventilators, beeinträchtigt dieser Druck widerstand bzw. Gegendruck die glatte Luftströmung und ver-

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ändert das Strömungsmuster der Luft, so daß die längs der Oberfläche des Ventilatorflügels strömende Luft in der Form von dreidimensionalen Luftströmen vorliegen, zu der zentrifugale Luftströme gehören, so daß insgesamt eine komplexe Luftströmung erhalten wird.

In dem oben genannten Falle ist es mit dem bekannten Axialventilator nicht möglich, die Bildung von Wirbeln an der Oberfläche des Flügels zu vermeiden, was wegen der Trennung der Luftströme zur Geräuschbildung führt; weiterhin wird ein Aufprall- und Behinderungsgeräusch erzeugt, wenn die Luft auf den wärmeerzeugenden Körper O aufprallt. Im Gegensatz dazu werden mit dem erfindungsgemäßen Axialventilator glatte Luftströme erzeugt, da die Hilfsflügel in Richtung der Luftströme angeordnet sind, wodurch die Bildung von Wirbeln oder eine Trennung der Luftströme verhindert wird, was wiederum zur Verminderung des Geräuschpegels beiträgt. Im Ergebnis wird dadurch ein Ventilator bereitgestellt, der eine größere Luftmenge abzugeben vermag und dabei einen geringeren Geräuschpegel aufweist, im Vergleich mit dem bekannten Ventilator, wenn dieser bei gleicher Umdrehungszahl betrieben wird.

Der Axialventilator nach dieser Ausführungsform erzeugt eine vergrößerte Menge an vermischten Luftströmen, die aus einer axialen Strömung bestehen (wie sie auch von dem bekannten Ventilator erzeugt wird), und weiterhin aus zentrifugalen

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Luftströmen, die von den Hilfsflügeln erzeugt werden; im Ergebnis wird dadurch ein erhöhtes Kühlvermögen gewährleistet. Weiterhin muß berücksichtigt werden, daß beim bekannten Ventilator die Menge der abgegebenen Luft und deren Wirksamkeit geringer ist, wenn dort eine Abschirmung M oder ein wärmeerzeugender Körper 0 vorgesehen ist. Demgegenüber kann, weil die abstehenden Hilfsflügel stärkere zentrifugale Luftströme erzeugen, der Ventilator nach dieser Ausführungsform eine große Menge Kühlluft auf einen wärmeerzeugenden Körper von erheblicher Größe aufblasen, ohne daß die Wirksamkeit des Axialventilators durch den Einfluß eines Gegendruckes beeinträchtigt wird. Darüberhinaus weist der ventilator nach dieser Ausführungsform einen geringeren Geräuschpegel auf, was sich günstig im Hinblick auf die Geräuschbelästigungvon Fabriken und Anlagen auswirkt.

Mit Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 12 wird nachfolgend eine dritte Ausführungsform eines erfindungsg-emäßen Axialventilators erläutert, welche einen Kühlventilator für ein Automobil betri'fft. Hierbei sind gleiche Merkmale mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wie bei der oben erläuterten zweiten Ausführungsform.

Bevor der Axialventilator entsprechend der dritten Ausführungsform im einzelnen erläutert wird, soll mit wenigen Worten unter

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Bezugnahme auf die Fig. 1OA das Kühlsystem eines Automobils erläutert werden. Zum Kühlsystem eines Automobils gehören von der Vorderseite des Automobils her gesehen ein Kühlergrill 7, der Wasserkühler 8, der Kühler (Radiator) 9, die Abschirmung 13, der Ventilator 4, der Motorblock 3 und verschiedene Zubehörteile. Die Luft 12 zur Kühlung des Radiators 9 besteht aus Luft 15 aus dem Ventilator und aus angestauter Luft 14, welche von der Vorwärtsbewegung des Kraftfahrzeugs erzeugt wird. Ein Problem eines solchen Kühlsystem3 besteht darin, daß es schwierig ist, das Kraftfahrzeug zu kühlen, wenn dieses stillsteht oder der Motor lediglich im Leerlauf betrieben wird. In diesem Falle besteht die gesamte Kühlluft 12 lediglich aus der vom Ventilator herangeschafften Luft 15, so daß die Menge der vom Ventilator her.a ngeschafften Luft 15 eine wichtige Rolle spielt. Ein weiteres Problem resultiert daraus, daß verschiedene Bauteile in diesem Kühlsystem sehr dicht aneinander angeordnet sind. Im Hinblick auf eine effiziente Raumausnutzung soll der Ventilator eine geringe Größe aufweisen und für hohe Drehzahlen ausgelegt sein; aus diesem Grunde muß der Ventilator hohe Festigkeit aufweisen, da er von dem Motor angetrieben wird.

Wenn andererseits das Fahrzeug auf einer Steigungsstrecke nach oben fährt oder mit hoher Geschwindigkeit fährt, dann wird das Kühlsystem von gemischten Luftströmen aus Luft 15 vom Ventilator und aus angestauter Luft 14 gekühlt. Dementsprechend tritt eine Verminderung des Widerstandes der venti-

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lierten Luft auf, so daß eine Zunahme der vom Ventilator 4 erzeugten Luft wesentlich wird. Weiterhin besteht eine wesentliche Forderung zur Einsparung des Kraftstoffverbrauchs und zur Verringerung des Gerä-uschpegels eines solchen Kühlsystems insbesondere im Hinblick auf den Ventilator. Daraus resultiert insbesondere eine Forderung nach einem hochwirksamen Ventilator, der bei geringem Geräuschpegel und geringer Kraftaufnahme die angestrebte Kühlkapazität gewährleistet.

Unter den oben angegebenen Bedingungen sind mit dem bekannten Ventilator Schwierigkeiten aufgetreten. Darüberhinaus ergeben sich im Hinblick auf eine Serienfertigung solcher Ventilatoren weitere Schwierigkeiten. Daraus resultiert der Wunsch nach einem Ventilator und einem entsprechenden System, das leicht hergestellt und zusammengebaut werden kann, das . bei hoher Wirksamkeit eine gesteigerte Luftmenge abzugeben vermag.

Darüberhinaus ist zu beachten,daß ein für diesen Zweck geeigneter Ventilator und sein Zubehör in der Lage sein sollen, solche Luftströme zu erzeugen, die besonders gut für die vorgesehene Anwendung geeignet sind.

Um die Kühlwirkung zu erhöhen, besteht die Möglichkeit, eine Abschirmung 13 rund um den Ventilator vorzusehen, so daß der

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größte Teil der Kühlluft 15 durch den Radiatorkern geführt wird. Für einen solchen Fall wird zv/isehen dem Ventilator und seiner Abschirmung ein Abstand c/~(von ungefähr 20 mm) vorgesehen, was im Hinblick auf die Verhinderung unerwünschter Kontakte infolge von Schwingungen des Motors erforderlich ist und auch den Zusammenbau erleichtert; im Ergebnis kann dadurch eine (umgekehrte) Rückströmung 16 von der Ausgabeseite durch den genannten Zwischenraum zwischen Ventilator und Abschirmung zu der Einlaßseite des Ventilators auftreten, wodurch lediglich ein Teil der vom Ventilator herangeschafften Luft durch den Radiator strömt, was zu einer geringeren Wirksamkeit führt.

Es sind viele Vorschläge gemacht worden, um die oben genannte Rückströmung zu verhindern. Im Ergebnis erfordern diese Vorschläge aufv/endige Konstruktionen und bringen eine schlechte Wirksamkeit. Weiterhin muß bedacht werden, daß die Anwesenheit eines Zwischenraumes σ sich vorteilhaft auf die angestaute Luft 14 auswirkt, da dann der aerodynamische Strömungswiderstand verringert wird. Aus diesem Grunde haben die bekannten Vorschläge kaum Eingang im Automobilbau gefunden; vielmehr wird weiterhin davon ausgegangen, daß ein Zwischenraum 0 von mehr als 20 mm für Automobile zweckmäßig ist.

Allein mit einer axialen Luftströmung kann die angestrebte Kühlwirkung nicht gewährleistet werden; deshalb soll die Luft von dem Ventilator radial nach außen gerichtet werden in eine

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Richtung, wo der Druckv/iderstand aus einer Reihe von Gründen gering ist. Der auftretende Druckwiderstand bzw. Gegendruck beruht auf einer Reihe von Ursachen, nämlich:

(1) Die zu kühlenden Körper verursachen einen großen Druckv/iderstand, wie etwa der Wasserkühler und der Radiator auf der Einlaßseite des Ventilators; weiterhin behindert der auf der Auslaßseite des Ventilators angeordnete Motorblock die Ventilation der Luft was im Ergebnis dazu führt, daß eine große Druckdifferenz zwischen Einlaßseite und Auslaßseite des Ventilators auftritt;

(2) von dem Motorblock auf der Auslaßseite des Ventilators wird die Richtung der Luftströme geändert.

Die längs der Oberfläche der Ventilatorflügel strömenden Luftströme 11 werden von der oben genannten Druckdifferenz beeinflußt, was im Ergebnis dazu führt, daß diese Ströme schräg in Form von dreidimensionalen Luftströmen strömen, welche aus axialen Luftströmen und zentrifugalen Luftströmen bestehen.

Im Ergebnis wird für die Anwendung an einem solchen Platz, wo der oben angegebene Gegendruck auftritt, ein solcher Ventilator angestrebt, der gemischte Luftströme (schräg bzw. quer gerichtete Luftströme) erzeugt, die aus axialen Luftströmen und zentrifugalen Luftströmen bestehen. Es ist jedoch nicht empfehlenswert, in einem Kühlsystem neben dem Ventilator andere Bauteile vorzusehen zur Erzeugung dieser quer gerichteten

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Luftströme, da dies zu steigenden Herstellungskosten führen würde, und der geringe Platz solche zusätzlichen Bauteile nicht zulassen würde.

Der erfindungsgemäße Axialventilator erweist sich als vorteilhaft im Hinblick auf die Serienfertigung, da die quer gerichteten, zentrifugalen Luftströme lediglich durch die Anordnung von Hilfsflügeln an den Flügeln des Axialventilators erzeugt werden. Darüberhinaus werden dank der vorliegenden Erfindung die Trennung der Luftströme an der Oberfläche der Ventilatorflügel, und die Wirbelbildung als Folge eines dreidimensionarlen Strömungsmusters verhindert.

Bei dem, der dritten Ausführungsform entsprechenden Axialventilator F 3 sind sechs Ventilatorflügel B3 an einer rotierenden Welle vorgesehen, die vom Motor 3 angetrieben wird.

An der Saugseite 13 jedes Ventilatorflügels B3 sind zwei Hilfsflügel S1, S2 in der Weise angebracht, daß der Abstand zwischen den Hilfsflügeln S1 und 2 an der Vorderkantenseite größer ist, als an der Hinterkantenseite (was nachfolgend als ungleichmäßige Anordnung bezeichnet wird); weiterhin sind die Vorderenden 19A, 19A¹ der Hilfsflügel S1, S2 näher am Rotationszentrum des Ventilators angeordnet, als die Hinterenden 19B, 19B¹ dieser Hilfsflügel; zwischen den Vorderenden und den Hinterenden weisen die Hilfsflügel sanft gekrümmte Flächen auf;

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weiterhin erstrecken sich die Hilfsflügel über die Hinterkante 18B des Ventilatorflügels B3 hinaus in einen rückwärtigen, schräg nach außen gerichteten Bereich; die Länge dieses abstehenden Bereiches der Hilfsflügel entspricht der 0,2-fachen Länge (Hnim) einer Sehnenlänge ¥ (70 mm) des Ventilatorflügels,

In diesem Falle befindet sich das Hinterende des Hilfsflügels S1 in der in radialer Richtung äußeren Zone des Flügels B3; im einzelnen befindet sich diese Hinterkante an der Hinterkante des Flügels B3 in dessen in radialer Richtung äußerster Zone.

Die Hinterenden 19D der Hilfsflügel S1, S2, erstrecken sich parallel zur Drehrichtung 10 des Ventilators, wobei eine der Seitenkanten der Hilfsflügel S1, S2 gemeinsam mit der Verlängerung einer gedachten gekrümmten Linie ausgerichtet sind.

Bei dieser Ausführungsform sind die Hilfsflügel S1, S2 längs einer Strömungslinie 11 der Luftströme ausgebildet, welche längs der Saugseite 13 des Flügels strömen, wie das auch bei der zweiten Ausführungsform der Fall ist; der anliegende Winkel des Hilfsflügels an der Oberfläche des Flügels gegenüber der Drehrichtung des Ventilators weist einen Wert zwischen ungefähr 5 und 45° auf; gewöhnlich liegt der Wert dieses anliegenden Winkels im Bereich zwischen 15 und 30°; bei dieser betrachteten Ausführungsfonn beträgt der anliegende Winkel des Hilfsflügels S1 15° und der anliegende Winkel des Hilfsflügels S2 30°. 809825/1011

Sofern ein gewisser Gegendruck auftritt, welcher die glatte Strömung der Luftströme an der Einlaßseite oder der Auslaßseite des Ventilators behindert, wenn der Ventilator F3 entsprechend dieser dritten Ausführungsform in der mit dem Pfeil 10 bezeichneten Richtung rotiert, dann erzeugt die Druckseite D3 des Ventilatorflügels Luftströme längs der Oberfläche dieses Flügels, wie das auch bei dem bekannten Axialventilator der Fall ist, wobei Luft in axialer Richtung geblasen wird, d.h., auf die Ausgabeseite des Ventilators zu.

Bei dem bekannten Axialventilator erzeugt die Saugseite 13 der Ventilatorflügel im wesentlichen keine oder lediglich eine geringe Luftströmung. Demgegenüber erzeugt der erfindungsgemäße Ventilator mit Hilfsflügeln sowohl zentrifugale Luftströme 20, wie solche Luft-ströme, die längs der Flächen der Hilfsflügel S1, S2 strömen.

Zu der Bildung der zentrifugalen Luftströme 20 trägt in grossem Ausmaß eine Differenz der Umlaufgeschwindigkeit der Luftströme zwischen den Vorderenden 19A und den Hinterenden 19B der Hilfsflügel S1, S2 bei. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Hilfsflügel S1 am äußersten Ende des Ventilatorflügels, d.h. in der in radialer Richtung möglichst weit aussen liegenden Stellung an der Hinterkante des Ventilatorflügels und erstreckt sich über diese Hinterkante des Ventilatorflügels hinaus, was dazu führt, daß die Umlaufgeschwindigkeit der Luftströme an dem Hinterende 19B einen max.Wert er-

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reicht. Weiterhin weist der Hilfsflügel S1 glatt bzw. gleichmäßig gekrümmte Oberflächen auf, wodurch die Trennung oder Ablösung von Luftströmen von der Oberfläche des Hilfsflügels S1 verhindert, sowie glatte jedoch starke zentrifugale Luftströme 20 gewährleistet werden. Es ist möglich, das Vorderende 19A des Hilfsflügels zu nahe am Rotationszentrum des Ventilators anzuordnen, etwa um die Differenz der Umlaufgeschwindigkeit der Luftströme zu vergrößern. Diese Maßnahme ergibt jedoch einen Ventilator, bei welchem die Hilfsflügel unter einem extrem großen anliegenden Winkel angeordnet sind, die sich dann nicht in Übereinstimmung mit dem von Druckwiderständen sowohl auf der Einlaßseite wie auf der Auslaßseite des Ventilators erzeugten Muster von Luftströmen sind. Im Ergebnis beeinträchtigen die Hilfsflügel unter diesen Bedingungen die glatte Luftströmung und erzeugen Wirbel und eine Ablösung der Luftströme von der Plügeloberflache, was zu einer Verringerung der abgegebenen Luftmenge und zu einem Anstieg des Geräuschpegels führt.

Der Hilfsflügel S2 ist näher am Rotationszentrum des Ventilators angeordnet, als der Hilfsflügel S1; weiterhin sind beide Hilfsflügel S1 und S2 ungleichmäßig angeordnet, so daß der absolute Wert der Umlaufgeschwindigkeit am Hilfsflügel S2 nicht so stark gesteigert werden kann, wie der entsprechende Wert am Hilfsflügel S1. Weil jedoch die Differenz der Umlaufgeschwindigkeiten am Hilfsflügel S2 größer ist als die entspre-

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chende Differenz am Hilfsflügel S1, können dort kräftigere zentrifugale Luftströme 20· erzeugt werden, als bei der zweiten Ausführungsform. Die zentrifugalen Luftströme 20· strömen längs der Oberfläche 12 schräg in einen rückwärtigen Bereich des Ventilators und gelangen schließlich unter die Unterseite des Hilfsflügeis S1 (das ist die auf die Rotationsrichtung des Ventilators zugewandte Seite) und gelangen schließlich vom Hinterende des Hilfsflügels S1 schräg nach außen. Diese zentrifugalen Luftströme strömen kräftig nach außen und vereinigen sich dabei mit denjenigen Strömen, die längs der oberen Fläche des Hilfsflügels S1 strömen.

Bei dem Axialventilator nach dieser dritten Ausführungsform strömen die von den Hilfsflügein S1, S2 erzeugten zentrifugalen Luftströme 20 schräg nach außen und strömen anschließend in einer solchen Weise, daß der Aufbau von erheblichem Gegendruck abgewendet bzw. verhütet wird , wie das etwa bei der Anordnung des Motorblockes 3 an der Auslaßseite des Ventilators der Fall sein könnte; vielmehr strömen diese Luftströme an dem Motorblock 3 entlang, wodurch die abgegebene Luftmenge gesteigert und deren Luftblaswirkung erhöht wird. Sofern der Ventilator nach dieser Ausführungsform als Kühlventilator 4 in einem Automobil eingesetzt wird, d.h., als Ventilator mit Saugwirkung, wobei ein Radiator 9 vor dem Ventilator angeordnet ist, und wobei zusätzlich eine Abschirmung 13 vorgesehen ist, dann kann wegen der von diesem Ventilator zusätzlich erzeugten zentrifugalen Luftströmung eine Rückströmung der Luftströme 16 verhindert werden, die ansonsten wegen der Druckdifferenz

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zwischen der Ausgabeseite und der Einlaßseite durch den Zwischenraum zwischen dem Ventilator und der Abschirmung hindurch auftreten könnte; im Ergebnis kann somit wegen der vom Ventilator erzeugten zentrifugalen Luftströme die Menge der abgegebenen Luft gesteigert werden. Darüberhinaus können die gesamten vom Ventilator erzeugten Luftströme zur Kühlung des Radiators 9 eingesetzt werden, womit die Kiihlwirkung merklich gesteigert wird. Bei einem Vergleich zwischen einem erfindungsgemäßen Ventilator und einem bekannten Ventilator ist festgestellt worden, daß im Falle des erfindungsgenülBei Ventilators die abgegebene Luftmenge um ungefähr 35/6 und die Kühlleistung um ungefähr 20% gesteigert werden konnte.

Weiterhin kann, weil die Endflächen der Hilfsflügel parallel zur Rotationsebene des Ventilators ausgerichtet sind, der Bereich der Hilfsflügel (bezogen auf die Länge w des abstehenden Abschnittes der Hilfsflügel) erhöht werden, so daß die Menge der abgegebenen Luft noch weiter gesteigert werden kann, ohne daß die Belastung des Ventilatorflügels gesteigert werden müßte. Im Ergebnis kann damit der Geräuschpegel auf den gleichen Wert herabgesetzt werden, wie das beim bekannten Ventilator der Fall ist; oder der Geräuschpegel kann auf einen Wert von 0,5 bis 1 dB (A) herabgesetzt v/erden.

Sofern mit dem Ventilator 4 nach dieser Ausführungsform eine große Menge Luft durch einen, einen Druckwiderstand aufbauenden Körper hindurchgeführt werden soll, wie etwa durch einen

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Radiator (in diesem Falle befindet sich der Druckwiderstand an der Einlaßseite des Ventilators) innerhalb eines Motorraumes, wo verschiedene Bauteile in kompakter Bauweise angeordnet sind, können von den über die Hinterkante des Ventilatorflügels hinausragenden Hilfsflügeln S1, S2 starke zentrifugale Luftströme 20 erzeugt werden, so daß die Menge der abgegebenen luft gesteigert werden kann, was von einer entsprechenden Zunahme der Luftblaswirkung begleitet ist. Im Ergebnis kann dadurch eine große Menge Luft durch den Radiator hindurchgeführt werden, d.h. durch den Wärmeaustauscher zur Abkühlung des Wassers für den Motor, so daß die Schwierigkeit einer Überhitzung des Motors beseitigt ist, und die Größe des Radiators vermindert werden kann. Nach einem jüngeren Vorschlag ist eine Abgasbehandlungseinrichtung zur Abgasregelung im Motorraum untergebracht worden; dadurch ist der Motorraum noch weiter mit verschiedenen Bauteilen vollgepakt worden, was dasu führte, daß sich aufgrund der abgegebenen Wärme hohe Temperaturen im Motorraum einstellten. Da jedoch der Ventilator nach dieser dritten Ausführungsform mittels der abstehenden Hilfsflügel starke zentrifugale Luftströme erzeugt, wird die Luftströmung im Motorraum verbessert, so daß der Wärmeentwicklung entgegengewirkt wird und die hohen Temperaturen nicht auftreten können. In jüngerer Zeit wird von der Automobilindustrie auch dem Problem der Lärm- bzw. Geräuschentwicklung größere Aufmerksamkeit geschenkt. In einem Automobil stellt der Ventilator eine der Hauptquellen für Lärm dar. Im Hinblick auf dieses Problem kann nun mit dem Venti-

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lator nach dieser dritten Ausführungsform wegen der über die Hinterkante der Ventilatorflügel hinausstehenden Hilfsflügel die Menge der abgegebenen Luft erhöht und die Luftblaswirkung gesteigert werden, ohne daß der Geräuschpegel ansteigt.

Nachfolgend wird mit Bezugnahme auf die Fig. 13 bis 15 eine vierte Ausführungsform eines Axialventilators erläutert, die ebenfalls einen Kühlventilator für ein Automobil betrifft, wie das bei der dritten Ausführungsform der Fall ist.

Zu dem Axialventilator F4 nach dieser vierten Ausführungsform gehören vier Ventilatorflügel B4, die von einer rotierenden Welle radial abstehen, welche von einem Motor angetrieben wird.

Bei dieser Aus führungsform sind die Hilfsflügel S1, S2 und S3 auf der Saugseite 14 des Ventilatorflügels B4 angeordnet; entsprechend sind die Hilfsflügel S1¹, S2' und S3¹ auf der Druckseite D4 des Ventilatorflügels B4 angeordnet. Die Abstände X1 und X2 zwischen den drei Hilfsflügeln sind an der Vorderkante 18A des Ventilatorflügels B4 am größten und nehmen fortschreitend zur Hinterkante des Ventilatorflügels ab; (dies entspricht einer ungleichmäßigen Anordnung). Zwischen den Vorderenden und den Hinterenden weisen die Hilfsflügel glatt bzw. gleichmäßig gekrümmte Flächen auf. Jeweils die Hilfsflügel S1 und S1», bzw. S2 und S2', bzw. S3 und S3¹ liegen gemeinsam in einer (gekrümmten) Ebene und erstrecken sich über die Hinterkante 18B des Ventilatorflügels B4 schräg radial nach außen gerichtet hinaus; die Länge des über die

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Hinterkante hinausstehenden Abschnittes der Hilfsflügel entspricht der 0,3-fachen Länge der Sehnenlänge W des Ventilatorflügels.

Die Hilfsflügel S1 und S2 (bzw. S1' und S2¹) sowie die Hilfsflügel S2 und S3 (bzw. S2¹ und S3¹) haben jeweils solche Form, daß sich diese Flügel auch auf ihren gedachten Verl ängerungen nicht überschneiden.

Ventilatoren dieses Typs werden angewandt, wenn Ventilatoren mit großem Durchmesser (Durchmesser über 400 mm) erforderlich sind, solche Ventilatoren sind zur Erzeugung von einer grossen Luftmenge und von hohem Druck geeignet.

Sofern der Ventilator nach dieser Ausführungsform in einer Umgebung eingesetzt wird, wo ein Druckwiderstand bzw. ein Gegendruck auftreten kann, der etwa von einem Hindernis, von einem zu kühlenden Körper oder dgl. ausgeht, der an der Einlaßseite oder der Auslaßseite des Ventilators angeordnet ist, dann werden bei Rotation des Ventilators in Richtung des Pfeiles 10 die von dem Vorderende 18A zu dem Hinterende 18B der Fläche des Ventilatorflügels strömenden Luftströme 11 beeinflußt; im einzelnen beeinflußt der Gegendruck die Druckseite D4 des Ventilatorflügels, so daß die Luftströme 11 in radialer Richtung (in welcher der Druckwiderstand klein ist) abgelenkt werden, wodurch an der Oberfläche des Ventilatorfitigels dreidimensionale Ströme erzeugt werden.

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Die dreidimensionalen Luftströme werden weiterhin in merklichem Ausmaß nahe an der Hinterkante des Ventilatorflügels und in der Nähe des Rotationszentrums des Ventilators erzeugt. Sofern deshalb in diesem Falle die Hilfnflügel S1, S2 und S3 längs der Strömungslinien angeordnet sind, werden dadurch glatte, gleichmäßige Luftströme längs der Flächen der Hilfsflügel erzeugt, ohne daß die glatte Strömung der Luftströme 11 längs der Fläche des Ventilatorflügels behindert wird. Die anliegenden Winkel der Hilfsflügel S1, S2 und S3 gegenüber der Rotationsrichtung liegen zwischen 5 und 45 ; hierbei ist der anliegende Winkel des Hilfsflügels S1 größer als derjenige des Hilfsflügeis S2; weiterhin ist der anliegende Winkel des Hilfsflügels S2 größer als der-jenige des Hilfsflügels S3. Damit werden die Luftströme 20 mittels der Hilfsflügel in zentrifugaler Richtung verstärkt, wobei wegen des Unterschiedes der Winkel und der Differenz der Umlaufgeschwindigkeit die zentrifugale Komponente der Luftströme bei Annäherung an die Hinterkante 18B des Ventilatorflügels kräftiger und stärker wird. Die gleiche Wirkung erfolgt an der Saugseite des Ventilatorflügels. Demgegenüber trägt die Saugseite des bekannten Ventilatorflügels nicht zur Luftblaswirkung bei. Andererseits werden dort unter dem Einfluß von Gegendruck dreidimensionale Luftströme an der Fläche des Ventilatorflügels erzeugt.

Da sich die Hilfsflügel längs einer Strömungslinie erstrek- ken, werden dort Luftströme erzeugt, die längs der Flächen der Hilfsflügel strömen; weiterhin werden wegen der unter-

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schiedlichen anliegenden Winkel und wegen der Differenz der Umfangsgeschwindigkeit der Hilfsflügel zentrifugale Luftströme erzeugt, so daß insgesamt starke Luftströme von der Hinterkante des Ventilatorflügels B4 schräg nach außen gericht et wer den.

Um die zentrifugalen Luftströme noch stärker zu machen, können die anliegenden Winkel vergrößert und die Differenz der Umfangsgeschwindigkeit erhöht werden. Jedoch führt eine Vergrößerung der anliegenden Winkel häufig zu einer Abweichung der Hilfsflügel von der Strömungslinie auf der Fläche des Ventilatorflügels; als Folge davon behindern in diesem Falle die Hilfsflügel die glatte Luftströmung, was Wirbelbildung und die Ablösung der Luftströme von der Flügeloberfläche nach sich zieht, so daß die Leistung des Ventilators beeinträchtigt und der Geräuschpegel ungewöhnlich stark gesteigert wird. Um daher das oben genannte Ziel zu erreichen, ohne die glatte Strömung der Luftströme zu beeinträchtigen, können die Hilfsflügel glatt in den hinteren Bereich des Ventilatorflügels weiter hineinragen, um insbesondere die Differenz der Umlaufgeschwindigkeit zu erhöhen, so daß starke Luftströme erzeugt werden. Darüberhinaus können die starken zentrifugalen Luftströme an der Hinterkante des Ventilatorflügels wirksam ausgenützt werden, so daß im Ergebnis ein Ventilator erhalten wird, der eine verbesserte Luftblaswirkung aufweist und eine größere Luftmenge abzugeben vermag.

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Weiterhin können die Hilfsflügel näher am Rotationszentrum des Ventilators angeordnet werden, so daß ein größerer anliegender Winkel sowohl auf der Druckseite D4 wie auf der Saugseite 14 des Ventilatorflügels erhalten wird; im Ergebnis wird damit die ungleichmäßige Anordnung der Hilfsflügel noch weiter verstärkt. Als Folge davon werden die dem Rotationszentrum des Ventilators zugewandten Flächen der Hilfsflügel strömenden Luftströme in zentrifugaler Richtung abgelenkt; diese von dem Hilfsflügel S2 erzeugten zentrifugalen Luftströme sind auf die Unterseite des Hilfsflügeis S1 gerichtet; weiterhin sind die vom Hilfsflügel S3 erzeugten zentrifugalen Luftströme auf die Unterseite des Hilfsflügels S2 gerichtet; die längs der Unterseiten dieser Hilfsflügel strömenden Luftströme vereinigen sich mit denjenigen Luftströmen, die längs der Oberseiten der Hilfsflügel strömen. Im Ergebnis werden dadurch starke Luftströme erzeugt, die auf die Auslaßseite der Hinterkante der Hilfsflügel zu gerichtet sind, so daß der Luftanteil, der auf diese Auslaßseite geblasen wird, erhöht werden kann ; weiterhin wird dadurch die (umgekehrte) Rückströmung von Luft aus der Auslaßseite zu der Einlaßseite des Ventilators verhindert. Darüberhinaus sind die abstehenden Abschnitte der Hilfsflügel sowohl an der Saugseite wie an der Druckseite des Ventilatorflügels gemeinsam dahingehend ausgerichtet, daß sie jeweils in einer gemeinsamen (gekrümmten) Ebene liegen, so daß ein großer Flügelbereich gebildet wird, ohne die auf den Flügel einwirkende Belastung zu steigern. Im Ergebnis kann dadurch die abgegebene Luftmenge erhöht werden, ohne daß der Geräuschpegel und/oder die aufgenommene Leistung

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Pur die Länge des über die Hinterkante des Ventilatorflügels h inausstehenden Abschnittes der Hilfsflügel ist ein Wert von 0,3 W (W = Sehnenlänge des Ventilatorflügels) ausgewählt; dadurch ist gewährleistet, daß die einströmende Luft nicht von der Oberfläche der Hilfsflügel in zentrifugaler Richtung abgelöst wird; weiterhin haben Untersuchungen ergeben, daß mit dieser Länge der abstehenden Abschnitte die größte Luftblaswirkung und der geringste Geräuschpegel erzielt werden.

Genauso wie bei der dritten Ausführungsform werden auch mit dem Axialventilator nach der vierten Ausftihrungsform von den abstehenden Abschnitten der Hilfsflügel S1, S2 und S3 auf der Saugseite I4_t bzw. von den Hilfsflügeln S1¹, S2¹ und S3¹ auf der Druckseite D4 des Ventilatorflügels starke zentrifugale Luftströme erzeugt, so daß die geförderte Luft glatt und gleichmäßig längs des Motors strömt. Im Ergebnis kann dadurch sowohl die abgegebene Luftmenge wie die Luftblaswirkung gesteigert werden.Als weitere Folge wird die Menge der (eintretenden) und durch den Radiator strömenden Luft erhöht, wodurch einer Überhitzung des Motors vorgebeugt wird; dadurch kann weiterhin die Größe des Radiators vermindert werden. Weiterhin wird eine gleichmäßige Strömung der Luft innerhalb des Motorraumes gewährleistet, so daß die Temperatur im Motorraum sinkt, wodurch die unerwünschte Wärmeentwicklung vermieden wird. Der Geräuschpegel entspricht im wesentlichen dem Geräuschpegel des bekannten Axialventilators mit Hilfsflügel.

Nachfolgend wird mit Bezugnahme auf die fig. 16 bis 18 eine

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fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axialventilators beschrieben, der für die Verwendung als Kühlventilator in einem Automobil bestimmt ist.

Beim Axialventilator F5 nach dieser fünften Ausführungsform erstrecken sich die Hilfsflügel über die Hinterkante des Ventilatorflügels hinaus, wobei zusätzlich der Ventilatorflügel in bogenförmiger Form hervorsteht, um den abstehenden Abschnitt der Hilfsflügel zu verstärken.

Zwei oder mehr Hilfsflügel S1, S2 sind in ungleichmäßiger Anordnung (die Hilfsflügel sind nicht parallel zueinander angeordnet) an der Saugseite 15 von zwei oder mehreren Ventilatorflügeln B5 angeordnet; die Ventilatorflügel B5 stehen in radialer Richtung von einer rotierenden Welle ab, die von einem Motor angetrieben ist. Der Hilfsflügel S1 befindet sich in der in radialer Richtung gesehenen äußersten Zone des Ventilatorflügels B5. Die Hilfsflügel S1, S2 erstrecken sich

über die Hinterkante des Ventilatorflügels B5 hinaus, wobei die Länge dieses abstehenden Abschnittes 0,3 W entspricht, wobei W der Sehnenlänge des Ventilatorflügels entspricht.

Der abstehende Abschnitt der Hilfsflügel besteht gewöhnlich aus Polypropylen, Eisen, Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder dgl., also aus Materialien, die den zu erwartenden äußeren Kräften standhalten. Sofern ein Ventilator mit großem Durchmesser vorgesehen ist, oder sofern die Hilfsflügel nahe

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an der Spitze des Ventilatorflügels angebracht sind, wirkt bei der Rotation des Ventilators eine zentrifugale Kraft auf die Hilfsflügel ein, und sofern die länge des über die Hinterkante des Ventilatorflügels abstehenden Abschnittes der Hilfsflügel mehr als 0,3 W beträgt (W = Sehnenlänge des Ventilatorflügels) kann der Hilfsflügel von dieser Zentrifugalkraft so stark deformiert oder so weit nach außen abgebogen werden, daß Schwingungen auftreten, der Hilfsflügel verformt wird und/oder bricht.Weiterhin geht von der umgebenden Luft eine Kraftwirkung auf den abstehenden Abschnitt des Hilfsflügeis ein, die den Hilfsflügel auf

das Rotationszentrum zuzubiegen versucht. Da jedoch die Zentrifugalkraft gewöhnlich größer ist, als die von der Luft ausgehende Kraft, wirkt auf den Hilfsflügel im Ergebnis eine Kraft ein, die diesen nach außen zu biegen versucht. Um eine Abbiegung des abstehenden Abschnittes des Hilfsflügels zu verhindern, ist der Hinterkantenabschnitt 18B des Ventilatorflügels B4 verstärkt ausgebildet, so daß ein verstärkender Abschnitt oder eine Auswölbung 18C von bogenförmiger Gestalt gebildet wird, wie dies mit den Fig. 16 und 17 dargestellt ist. Dadurch wird nicht nur eine Verbiegung des abstehenden Abschnittes der Hilfsflügel verhindert, sondern es wird auch die Fläche des Hinterkantenabschnittes des Ventilatorflügels B5 erhöht, was zu einem leichten Anstieg der abgegebenen Luftmenge führt.

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Bei dieser Ausführtmgsform befindet sich der nach außen abstehende Hilfsflügel S1 in der in radialer Richtung betrachteten äußersten Zone des Ventilatorflügels B5, so daß ein Abschnitt des Ventilatorflügels, welcher der größeren Umlaufgeschwindigkeit ausgesetzt ist, als Hilfsflügel verwendet werden kann, wodurch die Bildung starker zentrifugaler Luftströme ermöglicht wird. Dadurch wird wiederum die abgegebene Luftmenge und die Luftblaswirkung des Ventilators gesteigert. Wie das mit Fig. 18 dargestellt ist, befindet sich die halbe axiale Breite W des Ventilatorflügels B5 (L = 1/2 W) innerhalb einer Abschirmung 13, die sich vom Radiator 9 auf den Ventilator zu erstreckt; hierdurch kann der Abstand zwischen dem Ventilatorflügel B5 und der Abschirmung 13 verringert werden, wodurch die von den Hilfsflügein erzeugten zentrifugalen Luftströme eine rückwärts gerichtete Strömung mit sich ziehen, wodurch verhindert wird, daß die Rückströmung der Luft aus der Auslaßseite des Ventilators durch den genannten Zwischenraum hindurch zur Einlaßseite des Ventilators strömt; im Ergebnis wird damit bei hoher Luftblaswirkung des Ventilators die abgegebene Luftmenge erhöht. Darüberhinaus kann die Abschirmung 13 die Rezirkulation von Luft verhindern. Bei dieser Ausführungsform kann der Hilfsflügel S1 in der in radialer Richtung äußersten Zone des Ventilatorflügels angebracht sein, wodurch ein Abschnitt des Ventilatorflügels, der radial nach außen über den Hilfsflügel hinausragt, wie das bei den vorangegangenen Ausführungsformen der Fall ist, beseitigt wird; dadurch kann

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in einem gewissen Ausmaß das Gewicht des Ventilatorflügels vermindert und dessen Größe und Herstellungskosten herabgesetzt werden.

Der mit der fünften Ausführungsform beschriebene Ventilator arbeitet in der gleichen Weise, wie die mit den obigen Ausführungsformen beschriebenen Ventilatoren.

Nachfolgend wird eine Abänderung des mit der fünften Ausführungsform beschriebenen Axialventilators erläitert. Wie mit Fig. 19 dargestellt, ist das Hinterende des Hilfsflügeis über ein Verbindungsstück mit dem Hinterende des Ventilatorflügels verbunden; dieses Verbindungsstück kann aus einer rechteckigen Platte, einem Stab oder dgl. bestehen; das. Verbindungsstück ist sowohl an dem Hilfsflügel wie an dem Ventilatorflügel mittels Nieten, Schrauben, einer Schweißverbindung oder einer Lötverbindung befestigt.

Mit den Fig. 20 und 21 sind weitere Modifikationen dargestellt, wobei von dem Hinterende des Ventilatorflügeis Ansätze abstehen, die in Richtung der abstehenden Abschnitte der Hilfsflügel verlaufen und einstückig mit diesen verbunden sind; dadurch wird ein abstehender Abschnitt mit L-förmigem Querschnitt erhalten, welcher dem Biegemoment folgt. Somit kann bei den Ausführungsformen nach den Fig. 20 und 21 der gesamte Flügel aus Kunststoff hergestellt werden, womit eine einstückige Ausbildung von Ventilatorflügel und Hilfsflügel gegeben ist, was Vorteile bei der Herstellung gewährleistet.

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An der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Axialventilators wurden Untersuchungen durchgeführt, um die Auswirkungen unterschiedlicher Länge des abstehenden Abschnittes des Hilfsflügels auf die Eigenschaften des Hilfsflügels zu ermitteln. Die ermittelten Versuchsergebnisse werden nachfolgend mit Bezugnahme auf die Fig. 22A bis 22C dargelegt.

De r für diese Untersuchungen benutzte Ventilator hatte die nachfolgenden Abmessungen:

1) Der Ventilator weist 6 Ventilatorflügel auf, hat einen Durchmesser von 380 mm; die Hilfsflügel sind an der Saugseite der Ventilatorflügel angebracht;

2) die Sehnenlänge W des Ventilatorflügels beträgt (max) 70 mm;

3) an jedem Ventilatorflügel befinden sich jeweils zwei Hilfsflügel;

4) der anliegende Winkel G₁ des Hilfsflügels S1 steigt von 21 bis 28° an (bei einer Länge des abstehenden Abschnittes von 0,8 W);

der anliegende V/inkel Qp des Hilfsflügels S2 steigt von 30 bis 35° an (bei einer Länge des abstehenden Abschnittes von 0,8 W);

5) der Abstand zwischen den Vorderkanten der Hilfsflügel beträgt:

V = 25 nun; X = 40 mm;

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6) die Höhe (Breite) H des Hilfsflügels beträgt 10 mm;

7) die länge des abstehenden Abschnittes der Hilfsflügel wird in Anteilen von 0,1 W von

einer minimalen (w1=w2=0) bis zu einer maximalen Länge (w1=w2=0,8 W) gesteigert.

Bei diesen Versuchen wurde ein Axialventilator verwendet, dessen Hilfsflügel senkrecht abstehende Hinterkantenflächen gegenüber einer verlängerten Linie des Ventilatorflügels aufweist; die Seitenkanten des Hilfsflügels verlaufen längs einer Verlängerung der gekrümmten Linie; weiterhin veil auft die Kantenoberfläche senkrecht zu einer Verlängerung der gekrümmten Linie.

Für die untersuchten Eigenschaften, insbesondere für die Luftblaswirkung, wird ein max. Wert für eine Länge der abstehenden Abschnitte der Hilfsflügel von w = 0,3 W gefunden; sofern diese Länge größer wird als 0,3 W, nimmt die Wirksamkeit ab. Insbesondere wenn diese Länge größer wird als 0,5 W, wird eine kleinere Wirksamkeit erhalten, als mit einem üblichen Ventilator. Sofern die Länge w des abstehenden Abschnittes einen Wert von 0,5 W annimmt, wird die axiale Breite U des Ventilators von 40 auf 70 mm erhöht; dies führt zu einem entsprechend erhöhten Platzbedarf des Ventilators. Mit einer zunehmenden Länge der abstehenden Abschnitte der Hilfsfltigel treten auch Schwierigkeiten mit einer Verbiegung unter der Wirkung der Zentrifugalkraft und Festigkeitsprobleme auf, die zu einer

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Beschränkung dieser Länge führen. Aus den genannten Gründen soll die Länge w dieees abstehenden Abschnittes der Hilfsflügel der nachfolgenden Bedingung genügen: 0,5 W^

Besonders gute Ergebnisse werden dann erhalten, wenn diese Länge w einen Wert von 0,3 W aufweist.

Nachfolgend werden einige Beispiele für weitere Änderungen der erfindungsgemäßen Axialventilatoren angegeben:

Beim Axialventilator nach der vierten Ausfuhrungsform sind jeweils drei Hilfsflügel auf der Saugseite und auf der Druckseite des Ventilatorflügels angeordnet und stehen in den rückwärtigen Bereich des Ventilatorflügels hinein. Abweichend von dieser Ausführungsform können jedoch drei Hilfsflügel von jeweils der gleichen Länge wie oben angegeben lediglich auf der Druckseite des Ventilatorflügels angeordnet sein, wie das beim Ventilator nach der ersten Ausführungsform der Fall ist. Auch in diesem Falle werden zusätzlich zentrifugale Luftströme erzeugt, obwohl die Stärke der Luftströme nicht so groß ist, wie bei der vierten Ausführungsform; jedoch auch diese modifizierte Ausführungsforra vermag eine größere Menge Luft abzugeben, als der bekannte Ventilator.

Sofern lediglich auf der Saugseite drei oder mehr Hilfsflügel vorgesehen sind, wie das bei der zweiten Ausführungsform der Fall ist, dann wird eine vermischte Strömung aus zentrifugalen

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Luftströmen und axialen Luftströmen erhalten, die vom Ventilator schräg nach außen geblasen wird, wodurch nahezu die gleiche Luftmenge abgegeben wird, wie bei der vierten /isführungsform. Da andererseits auf der Druckseite des Ventilatorflügels Hilfsflügel nicht ausgebildet sind, ist in diesem Falle bei der gleichen Menge abgegebener Luft der Geräuschpegel und die aufgenommene Leistung etwas verbessert.

In diesem Fall kann die Form des abstehenden Abschnittes der Hilfsflügel die gleiche sein, wie bei der ersten, zweiten oder dritten Ausführungsform. Um jedoch die Fläche des Hilfsflügels zu vergrößern, kann die Fläche des Hilfsflügels in der mit den Fig. 23a bis 23d dargestellten Weise erhöht werden. Dies erlaubt einen Anstieg der abgegebenen Luftmenge, ohne entsprechende Vergrößerung der Belastung des Ventilatorflügels, wodurch ein wünschenswertes Verhältnis von abgegebener Luftmenge/Geräuschpegel erhalten wird.

Weiterhin kann derjenige Gesichtpunkt, bei denjenigen HilfsflügeIn, die näher am Rotationszentrum angeordnet sind, einen größeren anliegenden Winkel (gegenüber der Rotationsrichtung des Ventilators) vorzusehen, im Vergleich mit anderen HilfsflügeIn, die vom Rotationszentrum weiter entfernt sind, (so daß veränderliche Abstände zwischen den Hilfefitigeln bestehen), wie das bei der dritten und vierten Ausführungsform gegeben ist, auch auf die zweite Ausführungsform angewandt werden. Durch Erhöhung des anliegenden Winkele von einem der beiden

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Hilfsflügel, der näher am Rotationszentrum des Ventilators angeordnet ist, als der andere Hilfsflügel, kann nämlich ein solcher Hilfsflügel längs der stärkeren zentrifugalen luftströme angeordnet werden, die an der Hinterkante des Ventilatorflügels und nahe am Rotationszentrum des Ventilators erzeugt werden. Dies führt im Ergebnis dazu, daß die abgegebene Luftmenge gesteigert werden kann, ohne daß der Geräuschpegel ansteigt, und trotzdem eine hohe Luftblaswirkung gewährleistet bleibt; im einzelnen können diese Wirkungen durch Erhöhung des anliegenden Winkels des Hilfsflügels S2 erzielt werden.

Die Formen der abstehenden Abschnitte der Hilfsflügel müssen nicht notwendigerweise auf diejenigen beschränkt sein, die bei den vorausgegangenen Ausführungsformen erläutert worden sind. Mit anderen V/orten ausgedrückt, obwohl sich eine Beschränkung aus dem Außendurchmesser des Ventilators ergibt, können sich die Hilfsflügel in radialer Richtung erstrecken, wie das mit den Fig. 24 und 25 dargestellt ist. Diese Sorte von Ventilator kann am besten dort angewandt werden, wo im Bereich der Hinterkante des Ventilatorflügels in der in radialer Richtung äußersten Zone ein abgeschnittener Abschnitt vorgesehen ist. Dies führt zu einem Anstieg der Umlaufgeschwindigkeit der Luft und ist besonders dort zweckmäßig, wo allein star ke zentrifugale Luftströme gefordert werden.

Der mit Fig. 25 dargestellte Ventilator, der zwei oder mehr Hilfsfltigel aufweisen kann, bringt die gleichen Vorteile oder Wirkungen. Diese Ausführungsform ist jedoch dort besonders

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praktisch, wo der Durchmesser des Ventilators dies erlaubt.

Weiterhin muß die Länge von zwei oder mehr Hilfsflügein nicht notwendigerweise jeweils die gleiche sein. Wie das z.B. mit Fig. 26 dargestellt ist, kann der in radialer Richtung in der äußersten Stellung angeordnete Hilfsflügel länger sein, als der näher am Rotationszentrum angeordnete Hilfsflügel. Biese Art von Ventilator gewährleistet eine erhöhte Umlaufgeschwindigkeit der Luft und liefert damit kräfige zentrifugale Luftströme an der Auslaßseite des Ventilators. Sofern der näher am RotationsZentrum angeordnete Hilfsflügel länger ist, als der andere Hilfsflügel, wie das mit Pig. 27 dargestellt ist, können von dem zweiten Hilfsflügel kräftige zentrifugale Luftströme erzeugt werden, obwohl die zentrifugalen Luftströme bei dieser Ausführungsform nicht so kräftig sind, wie bei den vorausgegangenen, mit den Fig. 25 und 26 erläuterten Ausführungsformen. Im Hinblick auf die Gefahr einer Verbiegung des Flügels stellt dies jedoch eine außerordentlich gute Ausführungsform dar.

Wie das mit Fig. 28 dargestellt ist, kann der Hilfsflügel radial nach außen geneigt sein, wobei diese Neigung in Richtung auf die Hinterkante des Ventilatorflügels zunimmt. Bei dieser Sorte von Ventilator wird von dem geneigten Hilfsflügel eine starke nach außen gerichtete Kraftwirkung erzeugt, so daß wesentlich kräftigere zentrifugale Luftströme erzeugt werden. In diesem Falle tritt eine Ablösung der Luftströme nicht auf,

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wenn die Luft vom Vorderende zum Hinterende des Hilfsflügels strömt, wodurch die abgegebene luftmenge weiter erhöht wird.

Weiterhin muß der Hilfsflügel S nicht notwendigerweise die gesamte Sehnenlänge des Ventilatorflügels B bedecken. So ist es z.B. möglich, wie das mit Fig. 29 dargestellt ist, daß die Hilfsflügel hauptsächlich im Bereich der Hinterkante 18B des Ventilatorflügels angeordnet sind und über dessen Hinterkante hinausstehen; es ist weiterhin möglich, lediglich über die Hinterkante des Ventilatorflügels hinausstehende Abschnitte vorzusehen, wie das mit Pig. 30 dargestellt ist; im wesentlichen werden damit ohne einen eigentlichen Hilfsflügel die gleichen Vorteile erzielt, wie bei den vorausgegangenen Ausführungsformen; weiterhin können diese Modifizierungen auf jede der oben genannten Ausführungsformen angewandt werden.

Ein Axialventilator mit Hilfsflügeln zur Erzeugung von zentrifugalen Luftströmen muß nicht notwendigerweise auf die vierte Ausführungsform beschränkt sein; weiterhin muß die Anordnung der Hilfsflügel auf einerseits der Saugseite 14 und andererseits der Druckseite D4 nicht übereinstimmen, wie das mit Fig. 31 dargestellt ist. Selbst die abstehenden Abschnitte der Hilfsflügel müssen einerseits auf der Einlaßseite und andererseits auf der Auslaßseite nicht notwendigerweise im gleichen Bereich liegen; vielmehr können diese abstehenden Abschnitte auf unterschiedlichen Höhen oder alternierend vorgesehen werden. Das bedeutet, die Anordnung der Hilfsflügel

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beim Ventilator F 4 kann frei ausgewählt werden, um die Anpassung an den Umfangsgegendruck und die erforderliche Form zu gewährleisten. Aus diesen Gründen können sich uie Ventilatoren dieser Ausfuhrungsformen gut an solche Fälle anpassen, wo beträchtliche Unterschiede im Gegendruck zwischen der Auslaßseite und der Einlaßseite eines Ventilators auftreten,oder auch bei solchen Ausführungsformen, wo die längs der Oberfläche der Ventilatorflügel strömenden Luftströme zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite des Ventilators merklich schwanken, wodurch die angestrebte Wirksamkeit gewährleistet wird.

Die Ursache für die Anordnung eines Hilfsflügels in der in radialer Richtung äußersten Zone des Ventilatorflügels B5 (bei der fünften Ausführungsform) besteht darin, daß der Spitzenabschnitt des Flügels B5 zu dem, die zentrifugalen Luftströme erzeugenden Bereich beiträgt; weiterhin wird durch diese Ausführungsform die auf Druckdifferenzen zurückzuführende Wirbelbildung an der Spitze des Flügels verhindert; weiterhin wird ein Reibungsverlust der zentrifugalen Luftströme an der Oberfläche des Ventilatorfitigels B5 verhindert, wodurch im Ergebnis unwirksame Bereiche beseitigt werden und die Leistung des Ventilators verbessert wird. Darüberhinaus kann die Spitze des Ventilatorflügels entfernt werden, um das Volumen des Ventilators, dessen Größe und/oder Gewicht zu vermindern.

Die gleichen Ergebnisse können dort erzielt werden, wo die Hilfsflügel S1, S2 auf der Druckseite des Ventilatorflügels

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angeordnet sind, oder wo die Hilfsflügel S1, 32 sowohl auf der Saugseite wie auf der Druckseite des Ventilatorflügels angeordnet sind, nämlich bei den restlichen Ausführungsformen, abgesehen von der fünften Ausführungsform.

Im Ergebnis sind somit gem. der vorliegenden Erfindung an einem Ventilatorflügel ein Hilfsflügel oder mehrere Hilfsflügel in der Weise ausgebildet, daß sie über die Hinterkante des Ventilatorflügels hinausstehen; dadurch werden stärkere zentrifugale Luftströme erzeugt, als mit dem bekannten Axialventilator erhalten werden; dadurch kann über einen weiten Bereich von abgegebenen Luftmengen die Luftblaswirkung des Ventilators verbessert v/erden. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Ventilators empfiehlt sich insbesondere dort, wo ein,einen Gegendruck verursachender Körper auf der Auslaßseite des Ventilators vorhanden ist, da die abstehenden Abschnitte der Hilfsflügel die Erzeugung von starken zentrifugalen Luftströmen längs der Fläche der Hilfsflügel fördern, wodurch die abgegebene Luftmenge gesteigert und die Luftblaswirkung erhöht werden kann. Im Ergebnis ist somit der erfindungsgemäße Axialventilator für jene Anwendungsfälle bestens geeignet,wo starke Druckwiderstände bzw. Gegendrücke an der Einlaßseite und Auslaßseite auftreten, wie etwa bei einem Kühlventilator eines Kraftfahrzeugs.

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Claims (14)

1. BLUMBACH · WESER · BEKGEiM · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH · BREHM

   PATENTANWÄLTE JN MÜNCHEN UND WIESBADEN

   Patentconsull Radeckestraßs 43 8C0O München 60 Telefon (0δ9) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/'j61993 Telex 04-184237 Telegramme Pa'.er.iconsi.l;

   KABUSHIKI KAISHA TOYOTA CHUO KENKYUSHO 77/8760

   2-12, Hisakata, Tempaku-ku,
   Nagoya-shi, Aichi-ken,
   Japan

   Axialventilator mit Hilfsflügeln

   Patentansprüche:

   Λ J Axialventilator mit einem Hilfsflügel, mit

   einer drehbar gelagerten, von einer Antriebsquelle angetriebenen Nabe,

   einer Anzahl von, unter einem vorgegebenen Winkel zur Drehrichtung in radialer Richtung an der Nabe angebrachten Flügeln von vorgegebener Breite und Höhe, und

   München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W Weser Dipl.-Phys. Dr. re'. nat. ■ P. Hirsch Dipl.-Ing. . H. P. Brehm Dipl.-Chem, Dr. phil. nal. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergon Dipl.-Ing Dr.jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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   ORIGINAL INSPECTED

   wenigstens einem Hilfsflügel auf wenigstens einer Saugseite und Druckseite der Flügel,

   welcher über einen Endabschnitt der Hinterkante des Flügels hinausragt,

   wobei der Hilfsflügel im wesentlichen über eine bestimmte Länge in der Breitenrichtung des Flügels über dessen Oberfläche vorsteht, und

   die Vorderkante des Hilfsflügels näher an der Drehachse des Ventilators angeordnet ist, als die Hinterkante des Hilfsflügels,

   so daß durch den abstehenden Abschnitt des Hilfsflügels eine radiale Strömung verstärkt wird.
2. 2. Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Länge (w) des abstehenden Abschnittes des Hilfsflügels sich zu der Länge (W) der Breite des Flügels entsprechend der nachfolgenden Bedingung verhält,

   0<w<1/2 W
3. 3. Axialventilator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   an jedem Flügel aus der Anzahl von Flügeln wenigstens zwei Hilfsflügel vorgesehen sind.
4. 4. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

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   eine Verstärkung für den abstehenden Abschnitt des Hilfsflügeis vorgesehen ist, welche mit der Hinterkante und fern abstehenden Abschnitt des Hilfsflügeis verbunden ist.
5. 5. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsflügel in dem in radialer Richtung äußersten Abschnitt des Flügels angebracht ist.
6. 6. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsflügel gegenüber der Oberfläche des Flügels unter einem vorgegebenen Winkel radial nach außen geneigt ist, so daß durch diesen geneigten Hilfsflügel eine glatte radiale Strömung erzeugt wird.
7. 7. Axialventilator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsflügel parallel zueinander angeordnet sind.
8. 8. Axialventilator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Hilfsflügeln an deren Vorderkante in radialer Richtung des Flügels größer ist als zwischen den Hint erkanten dieser Hilfsflügel, so daß die von diesen Hilfsflügeln erzeugte radiale Strömung verstärkt wird.

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9. 9. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der abstehende Abschnitt des Hilfsflügels vom in radialer Richtung äußersten Abschnitt des Flügels absteht.
10. 10. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 9_f dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsflügel an der Vorderkante des Flügels beginnt und über den Endabschnitt der Hinterkante des Flügels hinausragt.
11. 11. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsflügel an der Hinterkante des Flügels beginnt und über den Endabschnitt der Hinterkante des Flügels hinausragt.
12. 12. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsflügel lediglich aus dem abstehenden Abschnitt besteht.
13. 13. Axialventilator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verstärkung eine der nachfolgenden Ausführungsformen vorgesehen ist, nämlich ein Vorsprung von bogenförmiger Gestalt, der einstückig mit dem Hilfsflügel verbunden ist, und über einen Endabschnitt der Hinterkante des Flügels hinaus·

    809825/101 steht;

    ein Vorsprung von rechteckiger Gestalt längs des Hilfsflügeis, der einstückig mit dem Hilfsflügel verbunden ist und über einen Endabschnitt der Hinterkante des Flügels hinaussteht; oder ein rechteckiges Bauteil, das an einem Abschnitt der Hinterkante des Flügels und des Hilfsflügels mittels Nieten, Schrauben, einer Schweißverbindung oder einer Lötverbindung befestigt ist.
14. 14. Axialventilator nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß

    für die Anordnung der Hilfsflügel eine der nachfolgenden Möglichkeiten vorgesehen ist, nämlich

    die Hilfsflügel sind lediglich auf der Saugseite des Flügels angeordnet;

    die Hilfsflügel sind lediglich auf der Druckseite des Flügels angeordnet;

    die Hilfsflügel sind sowohl auf der Saugseite wie auf der Druckseite des Flügels angeordnet;

    wobei die entsprechende Saugseite des Flügels urddie entsprechende Druckseite des Flügels abwechselnd ausgebildet sind.

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