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Radialgebläse, insbesondere für Heiz- oder Klimaanlagen von
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Fahrzeugen Die Erfindung betrifft ein Radialgebläse, insbesondere
für Heiz-oder Klimaanlagen von Fahrzeugen, mit einem Gehäuse, dessen Frontseite
mit einer Lufteinlaßöffnung versehen ist und dessen Rückseite unter Belassen von
Öffnungen einen Antriebsmotor für ein Lüfterrad aufnimmt, das einen Lüfterkranz
mit Lüfterschaufeln und eine Nabe aufweist, die mittels eines Zwischenstückes einen
einteiligen Bauteil bilden.
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Es ist bekannt, Radialgebläse der eingangs genannten Art als sogenannte
zweiflutige Gebläse auszubilden, bei welchen das die Nabe und den Lüfterkranz verbindende
Zwischenstück in den Bereich der Lüfterschaufeln verlängert ist und diese somit
in zwei durch das Zwischenstück voneinander getrennte Abschnitte aufteilt. Das Zwischenstück
bildet sowohl im Bereich der Lüfterschaufeln als auch in dem Bereich zwischen dem
Lüfterkranz und der Nabe eine Trennwand, durch die die angesaugten Luftströme aufgeteilt
werden. Der Hauptteil der angesaugten Luft strömt über die an der Frontseite des
Gehäuses befindliche Lufteinlaßöffnung ein. Der andere Teil der Luftströmung wird
über Öffnungen der Gehäuserückseite angesaugt und dient auch als Kühlluftströmung
für den Antriebsmotor des Lüfterrades.
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Es ist dabei üblich, die erwähnten Abschnitte der Lüfterschaufeln
in axialer Richtung so zu bemessen, daß etwa ein Drittel der Ge -samtlänge der Lüfterschaufeln
zum Erzeugen des den Kühlluftstrom einschließenden Teilluftstromes dient. Derartige
zweiflutige Lüfter führen zu Behr guten Kühlergebnissen, bei guter Gebläse-Gesamtleitung.
Nachteilig ist jedoch, daß der Aufwand an mit dem Lüfter zusammenwirkenden Teilen,
insbesondere Luftführungen, Luftklappen und Luftklappensteuerungen, sowie der Raumbedarf
erheblich sind. Es ist nämlich notwendig, auf beiden Seiten des Gebläsegehäuses,
d.h. sowohl auf der Frontseite als auch auf der Rückseite, Luftklappen anzuordnen.
Damit wird auch der notwendige Bauraum wesentlich erhöht.
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Bei einem derartigen zweiflutigen Gebläse ist es nicht möglich, durch
ein anderers Längenverhältnis zwischen den Abschnitten der Lüfterschaufeln eine
wesentlich andere Aufteilung der beiden Luftströme zu erhalten, da eine Verringerung
der Schaufellänge für die Erzeugung der Kühlluftströmung mit einem erheblichen Leistungsverlust
verbunden wäre.
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Es ist auch bekannt, einflutige Radialgebläse zu verwenden, bei denen
nur eine Ansaugung über die Lufteinlaßöffnung an der Frontseite des Gehäuses erfolgt.
Bei dieser Bauart wird über eine Art Staurohr ein Kühlluftstrom von dem dem Lüfterrad
folgenden Spiralgehäuse abgezweigt, das durch den Motor hindurch und in den Bereich
des Lüfterrades zurückgeführt wird. Diese Bauart benötigt damit nur eine Luftklappenanordnung
und Luftklappensteuerung im Bereich der Frontseite des Gehäuses, so daß der Herstellungsaufwand
und der notwendige Bauraum geringer sind. Da der notwendige Kühlluftstrom jedoch
von der Gesamtfördermenge abgezweigt wird, geht dieser Kühlluftstrom dem Gesamtluftstrom
verloren. Außerdem ist die Kühlwirkung relativ beschrsakto Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, ein Radialgebläse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß
einerseits eine gute Kühlwirkung für den Antriebsmotor erhalten wird, während andererseits
der notwendige Aufwand an anschließenden Teilen, insbesondere Luftklappen und Luftklappensteuerungen,
sowie der Bauraum verringert
werden. Diese Aufgabe wird dadurch
gelöst, daß das Zwischenstück mit Durchbrechungen versehen ist, und daß die Öffnungen
in der Gehäuserückseite und/oder dem Antriebsmotor einen für das Ansaugen eines
ausreichenden Kühlluftstromes begrenzten Querschnitt aufweisen.
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Bei der Ausführung nach der Erfindung saugt das Lüfterrad sowohl über
die Lufteinlaßöffnung als auch über die Gehäuserückseite und den Antriebsmotor Luft
an, ohne daß hierfür eine Aufteilung der Lüfterräder in dazu besonders bestimmte
Abschnitte notwendig ist. Die Anteile der einzelnen Luftströmungen werden vielmehr
durch die Querschnittsfläche der öffnungen im Bereich der Gehäuserückseite und/oder
des Motors bestimmt. Dadurch ist es möglich, ohne Einbuße an der Leistung des Gebläses,
den Kühlluftstrom so auszulegen, daß einerseits eine gute Kühlung des Motors erzielt
wird, und daß andererseits der Kühlluftstrom bezogen auf die gesamte von dem Gebläse
geförderte Luftmenge nur einen Anteil beträgt, der insbesondere bei einer Heiz-
oder Klimaanlage eines Fahrzeuges keine entscheidende Rolle spielt und deren Funktion
nicht beeinträchtigt. Es ist deshalb in der Praxis möglich, diese Kühlluftströmung
so auszulegen, daß sie vernachlässigt werden kann, so daß eigene Klappenanordnungen
und Klappensteuerungen auf der Rückseite des Gebläsegehäuses nicht notwendig sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Motor
mit ihn axial durchdringenden Luftführungen versehen ist. Dadurch kann eine besonders
intensive Kühlung des Motors erhalten werden.
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In besonders vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Durchbrechungen des Zwischenstückes zwischen sich Speichen belassen,
die als ein Bündel paralleler Federn ausgebildet sind. Durch diese Ausgestaltung
wird das Zwischenstück zwischen der Nabe und dem Lüfterkranz als ein Federglied
ausgebildet, durch das die von dem Antriebsmotor ausgehenden Schwingungen gegenüber
dem Lüfterkranz entkoppelt werden können, so daß bei dem normalen Betrisdrehzahlbereich
das Gebläse in den Lüfterschaufeln keine Resonanz entsteht,
die
zu Schwingungen des Lüfterkranzes und damit der Lüfterschaufeln führen könnte. Derartige
Schwingungen der Lüfterschaufeln stellen ein bekanntes Phänomen dar, das häufig
in der Praxis zu einer unangenehmen Geräuschbildung und gegebenenfalls auch zu einer
Zerstörung des Lüfterrades führt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform und den Unteransprüchen.
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Radialgebläse
mit axial geschnittenem Lüfterrad, Fig. 2 eine Ansicht des Lüfterrades der Fig.
1 in Richtung des Pfeiles II, Fig. 3 einen axialen Schnitt durch ein Lüfterrad für
ein erfindungsgemäßes Radialgebläse in größerem Maßstab und Fig. 4 eine Teilansicht
des Lüfterrades der Fig. 3 in Richtung des Pfeiles IV der Fig. 3.
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Das in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Radialgebläse besitzt
ein vorzugsweise aus zwei Hälften zusammengesetztes Gehäuse 71 das bevorzugt aus
Kunststoff hergestellt ist. Dieses Gehäuse 7 weist auf seiner Frontseite einen Lufteinlaß
13 und in seinem Umfangsbereich einen in einer dazu um 900 versetzt liegenden Ebene
befindlichen Luftauslaß 14 auf. Das als Spiralgehäuse ausgebildete Gehäuse 7 umgibt
ein Lüfterrad 15, das als ein einteiliger Kunststoffteil, insbesondere durch Spritzen
hergestellt ist. Dieses Lüfterrad 15 besitzt eine Nabe 11 und einen Lüfterkranz
9, die durch ein im wesentlichen schalenförmig gestaltetes Zwischenstück 1 miteinander
verbunden sind. Die Nabe 11
ist drehfest mit einer Welle 16 eines
elektrischen Antriebsmotors 6 verbunden, der von der Rückseite 5 des Gehäuses 7
gehalten wird.
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Die Rückwand 5 weist einen zylindrischen Ansatz 17 auf, der über Stege
18 einen Polring 19 des Antriebsmotors 6 derart aufnimmt, daß zwischen dem Polring
und dem zylindrischen Ansatz eine Luftdurchtrittsöffnung eines definierten Querschnittes
vorhanden ist, die nach außen offen ist. Zwischen dem Polring 19 und dem inneren
Teil des Motors, insbesondere den Wicklungen, sind weitere Luftspalte vorhanden,
durch die eine Kühlluftströmung geführt werden kann.
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Das Zwischenstück 1 erstreckt sich von der im Bereich des Lufteinlasses
13 liegenden Nabe bis zu dem der Rückseite 5 zugekehrten Ende des Lüfterkranzes,
so daß ein einflutiges Lüfterrad gegeben ist. Im Bereich zwischen der Nabe 11 und
dem Lüfterkranz 9 ist das schalenförmige Zwischenstück mit Durchbrechungen 2 versehen,
so daß der Lüfterkranz 9 Luft sowohl in dem Bereich des Lufteinlasses 13 als auch
in dem Bereich der Rückseite 5 des Gehäuses 7 ansaugt.
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Die im Bereich der Rückseite 5 des Gehäuses 7 angesaugte Luftströmung
wird durch die Querschnittsflächen der zwischen dem zylindrischen Ansatz 17 und
dem Polring 19 sowie der zwischen dem Polring 19 und den inneren Teilen des Antriebsmotors
6 vorhandenen Luftspalte bestimmt. Durch die Bemessung dieser Querschnitte kann
diese Luftströmung auf einen Wert festgelegt werden, der für eine gute Kühlung des
Antriebsmotors 6 ausreicht, jedoch insgesamt im Vergleich zur gesamten'geförderten
Luftmenge nicht so groß ist, daß er für die Steuerung der Luftzufuhr in der Praxis
bei einem Einsatz in Heiz- oder Klimaanlagen von Fahrzeugen berücksichtigt werden
muß. Dabei kann das Radialgebläse zweckmäßigerweise so angeordnet werden, daß die
Ansaugung des Kühlluftstromes aus dem Fußbereich eines Fahrzeuges erfolgt, so daß
dort Umluft und keine Frischluft angesaugt wird. Die für eine Heiz- oder Klimaanlage
eines Fahrzeuges notwendige Luftklappenanordnung und Luftklappensteuerung kann daher
auf den Bereich des Lufteinlasses 13 beschränkt werden, wie dies bei einflutigen
Radialgebläsen bekannt
ist. Die Kühlluftströme addieren sich zu
dem über die Lufteinlaßöffnung 13 angesaugten Luftstrom, so daß kein Leistungsverlust
an dem Radialgebläse auftritt.
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Ein Elektromotor läuft konstruktionsbedingt mit kurzzeitig aufeinanderfolgenden
Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen, die bei einem Antrieb eines Lüfterrades
als Schwingungen auf das Lüfterrad übertragen werden, insbesondere wenn es sich
um einen Motor mit relativ geringer Polzahl handelt. Diese Schwingungen werden auf
die Lüfterschaufeln übertragen, wo sie sich als Torsionsschwingungen der Lüfterschaufeln
äußern. Wenn eine Resonanz entsteht, so kann dies zu einer erheblichen Geräuschbildung
oder sogar zu einem Zerstören des Lüfterrades führen. Um in dem Betriebsbereich
eines Radialgebläses das Auftreten von Resonanzschwingungen im Bereich der Lüfterschaufeln
zu verhindern, wird das zwischen der Nabe 11 und dem Lüfterkranz 9 vorhandene Zwischenstück
1 als ein Federglied ausgebildet. Dies geschieht in der in Fig. 3 und 4 dargestellten
Weise.
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Das in Fig 3 und 4 dargestellte Lüfterrad 15 besitzt eine Nabe 11
und einen Lüfterkranz 9, die durch ein schalenförmig gewölbtes Zwischenstück 1 miteinander
verbunden sind. Der Lüfterkranz 9 wird aus einzelnen, radial an dem Außenumfang
endenden Lüfterschaufeln 20 gebildet, die an dem der Nabe 11 abgewandten Ende -
in axialer Richtung gesehen - von einem im Querschnitt etwa kegelstumpfförmigen
Ring 12 und an dem anderen Ende von einem kreisförmigen Ring 21 gehalten sind. Die
Durchbrechungen 2 des Zwischenstückes 1 in einem Bereich zwischen einem scheibenföririiqen
Ansatz 10 und dem kegelstumpfartigen Ring 12 sind so gestaltet, daß - in axialer
Ansicht gesehen - radial gerichtete Speichen 8 entstehen, die eine Art Federbündel
bilden. Diese Speichen 8 erlauben eine Deformation des Zwischenstückes 1 in Umfangsrlchtung
zwischen der Nabe 11 und dem Lufterkranz 9, wodurch in diesem Bereich eine die Ubertragung
der Schwingungen beeinflussende Entkcppelung erhalten wird. Durch geeignete Bemessung
ist es möglich, das als
Federglied wirkende Zwischenstück 1 so
auszulegen, daß im Bereich der Lüfterschaufeln 20 keine Resonanz-Schwingungen auftreten.
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Um ein Taumeln des Lüfterkranzes 9 zu verhindern, sind die Speichen
8 als Hochkantträger ausgebildet, d.h. sie weisen in Umfangsrichtung eine geringere
Materialstärke als in radialer und axialer Richtung auf.
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Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, daß das zwischen der Nabe 11
und dem Lüfterkranz 9 angeordnete Zwischenstück außer der Verbindungsfunktion zwischen
den beiden Teilen zwei weitere Funktionen erfüllt, nämlich die Ansaugwirkung des
Lüfterkranzes auch auf den Bereich der Rückseite des Gehäuses 5 auszudehnen und
außerdem als Federglied zu dienen. Dabei wird die Entkoppelungswirkung durch die
schalenförmige Gestalt des Zwischenstückes 1 begünstigt, das sich praktisch über
die gesamte axiale Länge der Lüfterschaufeln 20 erstreckt. Dadurch erhalten die
Speichen 8 eine relativ große Länge, wodurch ihre Verformung in Umfangsrichtung
erleichtert wird. Es ist jedoch auch denkbar, eine andere Gestalt für das Zwischenstück
1 vorzusehen und beispielsweise das Zwischenstück so anzuordnen, wie es bei geschlossenen
Trennwänden bei zweiflutigen Lüfterrädern bekannt ist. Dabei ist es auch möglich,
das Zwischenstück bis an die in radialer Richtung äußeren Ränder der Lüfterschaufeln
zu verlängern, ohne daß sich eine andere Funktion ergibt. Die der Rückseite 5 des
Gebläsegehäuses zugekehrten Abschnitte der Lüfterschaufeln können dann über die
Durchbrechungen 2 von der Seite des Lufteinlasses 13 angeströmt werden, so daß ihre
Luftansaugung nicht nur auf den dem Antriebsmotor 6 zugekehrten Bereich beschränkt
ist.Infolge der Durchbrechungen in der Trennwand, d.h. dem Zwischenstück, ergibt
sich auf der Saugseite ein Druckausgleich zwischen den Teilluftströmen bzw. den
Radhälften, so daß bei einer unsymmetrischen Anströmung die Symmetrie innerhalb
des Rades wieder hergestellt wird.
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Dies kann auch bei zweiflutigen Gebläsen von Vorteil sein, die mit
Luftführungen und Luftklappen auf der Vorder- und der Rückseite des
Gehäuses
versehen sind, da dann, wenn z.B. die Klappe einer Seite klemmt, nach wie vor die
volle Gebläseleistung erhalten bleibt, da dann entsprechend mehr Luft auf der anderen
Seite angesaugt wird.
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