DE2907585A1

DE2907585A1 - Kuehlerventilator fuer automobile

Info

Publication number: DE2907585A1
Application number: DE19792907585
Authority: DE
Inventors: Herbert N Charles
Original assignee: Fram Corp
Current assignee: Fram Corp
Priority date: 1978-03-15
Filing date: 1979-02-27
Publication date: 1979-09-27
Also published as: US4177012A; IT1111514B; FR2420032A1; GB2017212B; GB2017212A; CA1114792A; AU4475379A; JPS54124309A; IT7920926A0

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlerventilator für Automobile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Flexible Flügel für Automobil-Kühlerventilatoren werden im allgemeinen aus Edelstahlblech hergestellt. Nach dem Ausstanzen des Flügels aus dem Blechwickel wird ihm eine gleichmäßige Wölbung zwischen der Wurzel und der Spitze gegeben. Die Wölbung ergibt eine gleichförmige, stromabwärts gerichtete Krümmung zwischen der Vorderkante und der nachlaufenden Kante des Flügels. Danach wird der Flügel zur Befreiung von Spannungen wärmebehandelt.

Im Gebrauch entwickeln derartige Flügel bei hohen Drehzahlen die Konfiguration eines umgekehrten S an ihren Vorderabschnitten, wobei sie sich vom normalen Anstellwinkel zurückbiegen, jedoch zumindest teilweise die ursprüngliche, stromabwärts gerichtete Krümmung am nachlaufenden Abschnitt beibehalten. Diese Konfiguration ist strömungstechnisch nicht günstig. In der US-PS 3 836 284 ist eine Möglichkeit beschrieben, diese Konfiguration eines umgekehrten S auszuräumen. Hier wird ein getrenntes Trägerteil verwendet, welches den Flügel hält. Diese getrennte Teil erhöht jedoch in unerwünschter Weise das Ventilatorgewicht, von den Kosten ganz abgesehen.

Auch die gleichförmige Krümmung der Flügel ist alles andere als ideal, da die Rotationsgeschwindigkeit an der Flügelwurzel geringer

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als an der Flügelspitze ist. Vorzugsweise ist der Anstellwinkel des Flügels gegenüber der Rotationsebene an der Flügelspitze kleiner als an der Flügelwurzel. Auf diese Weise ergibt sich eine verhältnismäßig gleichmäßige Luftströmung über die Radialabmessung des Flügels. Daher wurde bereits vorgeschlagen, den ,Anstellwinkel zu variieren, indem die Flügelwurzel mit einem Vorspannteil unter eine bestimmte Vorspannung gestellt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ventilator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem entweder ohne die Verwendung eines Vorspannteiles der Anstellwinkel im Flügel variiert werden kann, oder, zusammen mit einem Vorspannteil, eine größere Freiheit beim Bau derartiger Ventilatoren erhalten wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Ventilator hat also mehrere, im allgemeinen radial verlaufende Ventilatorflügel aus flexiblem, elastischem Material. Die Flügel sind mit ihren Vorderkanten an Armen befe-" stigt, die radial aus einer Ventilatornabe herausragen. Die Flügel erstrecken sich quer bis zu nachlaufenden Kanten und sind stromabwärts zwischen der Vorderkante und der nachlaufenden Kante gekrümmt. Sie können sich stromaufwärts frei ausbieten, wenn die Drehzahl anwächst. Der erfindungsgemäße Ventilator ist nun zusätzlich mit mehreren, im wesentlichen radial verlaufenden, voneinander in Ab-

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stand befindlichen Krümmungen versehen, die zwischen der Vorderkante und der nachlaufenden Kante liegen und im wesentlichen die stromabwärts gerichtete Krümmung des Flügels bestimmen.

Bei einer bestimmten Ausführungsform sind die Krümmungen so gebildet, daß sie die Flügelwölbung derart steuern, daß der Flügel an der Wurzel einen größeren Anstellwinkel gegenüber der Drehebene besitzt als an der Spitze. Bei einer solchen Ausführungsform erstrecken sich die Krümmungen zwischen der Wurzel um eine begrenzte Entfernung auf die Spitze zu. Der Spitzenabschnitt des Flügels ist jedoch von Krümmungen frei. Bei dieser Ausführungsfcrm können die Krümmungen parallel zueinander sein. Bei einer weiteren derartigen Ausführungsform erstrecken sich die Krümmungen von der Wurzel aus entlang von Linien, die sukzessive von einer im wesentlichen radialen Linie in der Nähe der Vorderkante nach hinten auf die nachlaufende Kante zu divergieren. Die Krümmungen bei diesem Ausführungsbeispiel können bis zur Flügelspitze verlaufen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Teildraufsicht auf ein erstes Ausführungs

beispiel eines erfindungsgemäßen Ventilators;

Fig. 2 eine vergrößerte Endansicht eines Flügels des

in Fig. 1 gezeigten Ventilators, gesehen von Linie 2-2 von Fig. 1 her;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2, in der schema-

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tisch der Flügel von Fig. 2 im Gebrauch vollständig ausgebogen dargestellt ist;

Fig. 4 eine Teildraufsicht auf ein zweites Ausführungs

beispiel eines erfindungsgemäßen Ventilators;

Fig. 5 die vergrößerte Endansicht eines Flügels des

in Fig. 4 gezeigten Ventilators, gesehen von der Linie 5-5 von Fig. 4 her;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der Fig. 5, in der schema-

tisch der Flügel von Fig. 5 vollständig ausgebogen im Gebrauch gezeigt ist;

Fig. 7 die Teildraufsicht auf ein drittes Ausführungs

beispiel eines erfindungsgemäßen Ventilators;

Fig. 8 die vergrößerte Endansicht, gesehen von der

Linie 8-8 von Fig. 7 her.

Die in den Fig. 1,4,7 gezeigten Ventilatoren umfassen jeweils ein starres Armkreuz mit einer Nabe 1o und mehreren einstückigen Armen 12, die radial von der Nabehervorragen. Flügel 14, 114, 214 sind mit ihren Vorderkanten 16,116,216,definiert nach der Richtung der Ventilatorrotation, an den Armen 12 befestigt; sie erstrecken sich hinter den Armen 12 quer bis zu nachlaufenden Kanten 18,118,218. Die Flügel 14,114,214 haben stromabwärts, bezogen auf die Richtung der Luftströmung, eine Allgemeinkrümmung. Das Flügelmaterial ist flexibel und elastisch, z.B. Edelstahl AISI 3o1, o,4 mm dick. Auf diese Weise können die Flügel 14,114,214 mit zunehmender Drehzahl des Ventilators ausbiegen.

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Wie in den Fig. 1,4,7 gezeigt, ist jeder Flügel 14,114,214 mit mehreren, im wesentlichen radial verlaufenden,voneinander in Abstand befindlichen Biegungen (2o,12o,22o) ausgebildet- Diese erstrecken sich von der Flügelwurzel 22,122,222, in der Nähe der Nabe 1o, auf die Flügelspitze 24,124,224, entfernt von der Nabe 1o, zu. Die stromabwärts gerichtete Wölbung der Flügel wird vollständig von den Krümmungen gebildet.

Bei der ersten, in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform erstrekken sich die Krümmungen 2o von der Flügelwurzel 22 her um eine bestimmte Entfernung auf die Flügelspitze 24 zu. Die Spitze selbst ist frei von Krümmungen. Die Krümmungen sind parallel zueinander. Der Widerstand des ungebogenen Flügelmaterials gegen die Biegespannungen, die von den Krümmungen erzeugt werden, welche von der Wurzel aus verlaufen, führt zu einem allgemeinen Krümmungsradius des Flügels, der progressiv zwischen der Wurzel und der Flügelspitze anwächst. Der Anstellwinkel a an der Wurzel gegenüber der Rotationsebene, in welcher die Nabe 1o liegt, sinkt bis zum Anstellwinkel b an der Spitze.

Bei der zweiten Ausführungsform, die in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, erstrecken sich die Krümmungen 12o zwischen der Flügelwurzel 122 und der Spitze 124. Die Krümmungen 12o verlaufen entlang von Linien, die sukzessive von einer radialen Linie, in der Nähe der Vorderkante, auf die nachlaufende Kante 118 nach hinten divergieren. Die divergierenden Krümmungen führen, wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, zu einem Anstellwinkel c an der Wurzel, der bis zu

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einem Anstellwinkel d an der Spitze abfällt. D.h. der Radius der allgemeinen Krümmung wächst progressiv auf die Spitze zu.

Bei dem dritten, in den Fig. 7,8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Krümmungen 22o parallel zueinander und erstrecken sich von der Wurzel bis zur Spitze. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Krümmung des Flügels über die gesamte Längsabmessung hinweg gleichförmig.

Bei der Herstellung der Flügel können die Krümmungen in Formen einer herkömmlichen Presse hergestellt werden. Der Krümmungsradius liegt vorzugsweise bei 3 mm; der Winkel zwischen benachbarten Materialabschnitten auf jeder Seite der Krümmung liegt im Bereich zwischen 1o und 3o°. Die Anstellwinkel a und c sind ungefähr 4o-45°; die Anstellwinkel b und d liegen bei ca. 35 in den Ausführungsbeispielen von den Fig. 2 und 5. Aufgrund der Nachgiebigkeit des Flügelmaterials werden die Formen vorzugsweise so ausgelegt, daß das Material über die endgültigen, gewünschten Abmessungen hinaus gebogen wird. Nach dem Biegen werden die Flügel zur Befreiung von Spannungen wärmebehandelt·

Wenn im Betrieb der Flügel nennenswert ausgebogen wird, wie in den Fig. 3 und 6 gezeigt, entwickelt er insgesamt keine Konfiguration eines umgekehrten S. Zwar sucht das Material zwischen den Krümmungen eine umgekehrte Konfiguration auszubilden; die Gesamtkonfiguration ist jedoch verhältnismäßig gerade. Dies gilt auch für das in den Fig. 7 und 8 gezeigte Ausführungsbeispiel, obwohl dies nicht eigens

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dargestellt ist. Die Eliminierung der Konfiguration eines umgekehrten S verbessert das Strömungsverhalten des Ventilators bei hohen Drehzahlen. Bei den in den Fig. 1-6 gezeigten Ausführungsbeispielen ergibt sich durch den variierenden Anstellwinkel eine zusätzliche Verbesserung der Luftströmung, insbesondere eine Gleichförmigkeit sowohl bei niedrigen als auch hohen Drehzahlen.

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Claims

Patentansprüche

1.<" Kühlerventilator für Automobile mit mehreren, im wesentlichen radial verlaufenden Ventilatorflügeln aus flexiblem, elastischem Material, welche an die Arme eines Armkreuzes befestigt sind, die radial von einer Nabe herausragen, wobei die Flügel an ihren Vorderkanten, definiert nach der Drehrichtung des Ventilators, an den Armen befestigt sind und sich quer bis zu nachlaufenden Kanten erstrecken und stromabwärts, bezogen auf die Richtung der Luftströmung, zwischen der Vorderkante und der nachlaufenden Kante gekrümmt sind und sich stromaufwärts mit zunehmenden Drehzahlen ausbiegen könen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere im wesentlichen radial verlaufende Krümmungen (2o;12o;22o) in jedem flexiblen, nachgiebigen Flügel (14;114;214) zwischen der Vorderkante und der nachlaufenden Kante vorgesehen sind, die voneinander einen Abstand besitzen und die stromabwärts gerichtete, allgemeine Krümmung der Flügel (14;114;214) bilden.

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2. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungen (22o) zueinander parallel sind und sich von der Flügelwurzel (222), in der Nähe der Nabe (1o) bis zur Flügelspitze (224), entfernt von der Nabe (1o) erstrecken, wobei das Flügelmaterial zwischen den Krümmungen (22o) spannungsfrei ist.

3. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungen (2o) von der Flügelwurzel (22), in der Nähe der Nabe (1o) sich um eine begrenzte Entfernung auf die Flügelspitze (24), entfernt von der Nabe (1o), zu erstrecken, wobei das Flügelmaterial an der Flügelspitze (24) frei von Krümmungen (2o) ist und der Flügel (14) in eine Konfiguration gebracht ist, bei welcher der allgemeine Krümmungsradius des Flügels wächst und der Anstellwinkel des Flügels (14) gegenüber der Ebene der Ventilatorrotation progressiv sinkt, und zwar entlang des Flügels (14) zwischen der Flügelwurzel (22) und der Flügelspitze (24) .

4· Ventilator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungen (2o) parallel zueinander sind.

5. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet', daß die Krümmungen (12o) zwischen der Flügelwurzel· (122), in der Nähe der Nabe (1o), auf die Spitze (124), entfernt von der Nabe (1o), entiang von Linien veriaufen, die sukzessive nach hinten auf die nachlaufende Kante (118) von einer im wesentlichen radialen Linie in der Nähe der Vorderkante aus divergieren, wodurch der

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Flügel (114) in eine Konfiguration gebracht ist, bei welcher der allgemeine Krümmungsradius des Flügels (114) wächst und der Anstellwinkel des Flügels (114) gegenüber der Ebene der Ventilatorrotation sinkt, und zwar progressiv entlang des Flügels (14) zwischen der Flügelwurzel (122) bis zur Flügelspitze (124).

6. Ventilator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungen (12o) sich bis zur Flügelspitze (124) erstrecken.

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