DE2951775A1 - COOLING FAN - Google Patents
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Description
KühlgebläseCooling fan
Die Erfindung betrifft ein Kühlgebläse für Kraftfahrzeuge.The invention relates to a cooling fan for motor vehicles.
Im allgemeinen wird als Kühlgebläse für ein Kraftfahrzeug ein Gebläse mit einzelnen Flügeln eingesetzt, das einen axialen Luftstrom erzeugt.In general, as a cooling fan for an automobile, a single blade fan is used, the one axial air flow generated.
Die Fig. 1 zeigt den herkömmlichen Aufbau eines solchen Gebläserades. An einem herkömmlichen Kühler 1 befindet sich eine Gebläseabschirmung 2, die an der Rückseite des Kühlers 1 befestigt ist. Das Gebläserad 3 befindet sich am Auslaß der Gebläseabschirmung 2. Das Gebläserad 3 ist mit einer Radkupplung 7 versehen und wird von einer Kurbelwellenscheibe über einen Treibriemen (nicht dargestellt) angetrieben. Die Welle 6 wird in einer herkömmlichen Weise drehbar gehalten. Das Gebläserad 3 besitzt auch eine mittig angeordnete Nabe sowie eine Anzahl im Abstand voneinander auf deren Umfang angeordnete Flügel M, die sich von der Nabe 5 radial nach außen erstrecken.Fig. 1 shows the conventional structure of such an impeller. A fan shield 2, which is attached to the rear of the cooler 1, is located on a conventional cooler 1 is. The fan wheel 3 is located at the outlet of the fan shield 2. The fan wheel 3 has a wheel clutch 7 and is driven by a crankshaft pulley via a drive belt (not shown). the Shaft 6 is rotatably supported in a conventional manner. The impeller 3 also has a centrally arranged hub as well as a number of vanes M which are arranged at a distance from one another on the circumference thereof and extend radially outward from the hub 5 extend.
Bei herkömmlichen Gebläserädern ist der Steigungswinkel θ zwischen der Sehne c der Flügel 1I und der Rotationsebene b zwischen 20° und 35° eingestellt, so daß die Luft parallel zur Gebläsewäle 6 strömen kann, wie dies durch den Pfeil Fa in Fig. 1 dargestellt ist.In conventional impellers, the pitch angle is θ between the chord C of the wing 1 I and the plane of rotation b is set between 20 ° and 35 °, so that the air can flow to Gebläsewäle 6 in parallel, as shown by the arrow Fa in Fig. 1 .
Die Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht des Gebläserades 3, während die Fig. 3 einen Schnitt durch das Gebläserad entlang der Schnittlinie III-III der Fig. 2 zeigt, r ist der Abstand zwischen der Mitte des Gebläserades 3 und der Schnittebene des Flügels 1.FIG. 2 shows a front view of the impeller 3, while FIG. 3 shows a section through the impeller along the Section line III-III of Fig. 2 shows, r is the distance between the center of the fan wheel 3 and the cutting plane of the blade 1.
Wenn die Rotationswinkelgeschwindigkeit des Rades U ist, beträgt die Umfangsgeschwindigkeit in der Schnittebene des Ge-If the angular speed of rotation of the wheel is U, the circumferential speed in the cutting plane of the gear is
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bläseflügels 1» Ur. Wenn die Luft mit der Geschwindigkeit ν von der Vorderseite des Gebläserades zur Rückseite infolge der Rotation der Flügel Ί strömt, wird hieraus ein zusammengesetzter Luftstrom gebildet, wie dies durch die Linie a in Fig. 3 angegeben ist, die gegen die Oberfläche der Flügel 4 anstößt. Dementsprechend kann die Geschwindigkeit q der zusammengesetzten Luftströmung durch die folgende Gleichung dargestellt werden:blower wing 1 »Ur. If the air with the velocity ν flows from the front of the impeller to the rear as a result of the rotation of the blades Ί, this becomes a composite Air flow formed, as indicated by the line a in Fig. 3, which against the surface of the wing 4 bumps. Accordingly, the compound air flow velocity q can be represented by the following equation will:
=v/ = v /
Die Beziehung zwischen der Richtung a der zusammengesetzten Luftströmung, der Rotationsebene b, der Gebläseflügel 1J und der Sehne c kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:The relation between the direction a of the composite air flow, the plane of rotation b, the fan blade and the chord 1 J c can be represented by the following equation:
tan t = -^-,
Urtan t = - ^ -,
Ur
wobei t der Strömungswinkel des zusammengesetzten Luftstromes zwischen der Strömungsrichtung a der zusanunengesetzten Luftströmung und der Rotationsebene b der Gebläseflügel Ί ist.where t is the flow angle of the combined air flow between the flow direction a of the combined air flow and the plane of rotation b is the fan blade Ί.
Wenn s der Erhöhungswinkel zwischen der Richtung a des zusammengesetzten Luftstromes und der Sehne c ist, θ der Steigungswinkel zwischen der Sehne c und der Rotationsebene b und η die Umdrehungszahl der Gebläseflügel ist, dann ist die Rotationswinkelgeschwindigkeit U des Gebläserades gleich 2im, bo daß der Erhebungswinkel s durch die folgende Gleichung dargestellt werden kann:If s is the elevation angle between the direction a of the compound Air flow and the chord c, θ is the angle of inclination between the chord c and the plane of rotation b and η is the number of revolutions of the fan blades, then the rotational angular speed U of the fan wheel is 2im, bo that the elevation angle s can be represented by the following equation:
B=e-t=e- tan"1 VB = et = etan " 1 V
2imr2imr
Diese Gleichung spiegelt die Tatsache wieder, daß die Charakteristika des Gebläserades 3 bestimmt werden durch den Steigungswinkel θ und den Wert von v/2imr. Wenn die Geschwindigkeit ν des This equation reflects the fact that the characteristics of the impeller 3 are determined by the pitch angle θ and the value of v / 2imr. If the speed ν des
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Luftstromes von der Vorderseite des Kühlgebläses 3 konstant ist, wird, je kleiner der Abstand r ist, der Wert von tan ν/2τπΐΓ umso größer. Mit anderen Worten wächst der Wert von tan v/2ij-nr in der Nähe des Fußbereiches der Gebläseflügel an.Air flow from the front of the cooling fan 3 is constant, the smaller the distance r, the value of tan ν / 2τπΐΓ the bigger. In other words, the value of tan v / 2ij-no increases near the foot area of the fan blades.
Die Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Erhebungswinkel s und dem Saugkoeffizient CT für den Fall, daß sich ein normaler Flügel W in dem Luftstrom befindet. Wie sich aus der graphischen Darstellung gemäß Fig. 7 ergibt, wird der Saugkoeffizient CL maximal, wenn der Erhebungswinkel s des Flügels W zwischen 15 und 20° eingestellt wird. Wenn der Erhebungswinkel s größer als dieser wird ( 15 - 20°), nimmt die Luftströmungsmenge ab, da das LuftStromablösungsphänomen eintritt, so daß der Wirkungsgrad des Flügels niedrig wird.Fig. 7 shows the relationship between the elevation angle s and the suction coefficient C T for the case where a normal wing W is in the air stream. As can be seen from the graph according to FIG. 7, the suction coefficient CL becomes maximum when the elevation angle s of the wing W is set between 15 and 20 °. When the elevation angle s becomes larger than this (15-20 °), the amount of air flow decreases since the air flow peeling phenomenon occurs, so that the efficiency of the vane becomes low.
Bei herkömmlichen Axialströmungsgebläsen wird dementsprechend der Steigungswinkel θ so eingestellt, daß der Erhebungswinkel s für jede Schnittebene der Gebläseflügel h konstant gehalten werden kann, wodurch die Luft parallel zur Welle strömt,um den Wirkungsgrad der Gebläseflügel zu verbessern, ohne daß ein Ablösungsphänomen der Luftströmung eintritt. Bei einem solchen Axialströmungsgebläse wird, um den Erhebungswinkel in jeder Schnittebene der Flügel 1I konstant zu halten, der Steigungswinkel der Flügel 1J im Fußbereich groß eingestellt, während er in Richtung auf die Spitze der Gebläseflügel geringer wird.In conventional axial flow fans, the pitch angle θ is accordingly adjusted so that the elevation angle s can be kept constant for each cutting plane of the fan blades h , whereby the air flows parallel to the shaft in order to improve the efficiency of the fan blades without a separation phenomenon of the air flow occurring. In such an axial flow fan, in order to keep the elevation angle constant in each sectional plane of the blades 1 I, the pitch angle of the blades 1 J in the root area is set large, while it becomes smaller in the direction of the tip of the fan blades.
Wenn jedoch der Steigungswinkel in einer solchen Weise eingestellt wird, strömt die Luft parallel zur Welle und trifft unmittelbar auf den Motor und andere sich hinter dem Gebläserad befindliche Gegenstände auf. Das bedeutet, daß der Motor und die anderen Gegenstände einen Widerstand, für die Luftströmung bilden, daß kein gleichmäßiger Luftstrom zu fließen vermag. Dadurch steigt der Strömungswiderstand an, und ein hinreichender Wirkungsgrad der Gebläseflügel kann in einem solchen Fall nicht erzielt werden. Außerdem ist das Gebläsegeräusch relativ groß, da nicht nur die Luft parallel zur Achse strömt und unmittelbar auf den Motor und andere Gegenstände auftrifft, so daßHowever, if the pitch angle is adjusted in such a way the air flows parallel to the shaft and immediately hits the motor and others behind the fan wheel objects located on. This means that the motor and the other objects are resisting the flow of air form that no uniform air flow can flow. This increases the flow resistance, and a sufficient one Fan blade efficiency cannot be achieved in such a case. In addition, the fan noise is relative great, because not only does the air flow parallel to the axis and hit the engine and other objects directly, so that
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eine Turbulenz eintritt, sondern es tritt auch eine Rückströmung auf im Bereich der Spitzen der Flügel Ί, wie dies durch den Pfeil Fb in Fig. 1 gezeigt ist. Es handelt sich hierbei um die größten Geräuschquellen, die bei einem Fahrzeug vorliegen.turbulence occurs, but backflow also occurs in the area of the tips of the blades Ί, like this shown by arrow Fb in FIG. These are the largest sources of noise that exist in a vehicle.
Um ein solches Gebläsegeräusch zu vermeiden, muß der Durchmesser des Gebläses so vergrößert werden, daß der Luftstrom, der parallel zur Gebläseachse strömt, nicht mit dem Motor und anderen Gegenständen, die sich auf der Rückseite des Gebläses befinden, zu starken Störungen Anlaß gibt. Außerdem ist die Rotationsgeschwindigkeit der Gebläseflügel auf ein bestimmtes Ausmaß beschränkt. In einem solchen Fall steigen jedoch sowohl das Gewicht als auch die Produktionskosten an. Außerdem kann das Gebläserad nicht beliebig vergrößert werden, aufgrund des nur beschränkt zur Verfügung stehenden Raumes für die Halterung des Kühlers 1 und anderer Ausrüstungsgegenstände.To avoid such a blower noise, the diameter of the blower must be enlarged so that the air flow, that flows parallel to the fan axis, not with the motor and other objects on the back of the fan gives cause for severe disturbances. In addition, the speed of rotation of the fan blades is limited to a certain extent. In such a case, however, both the weight and the production cost increase. In addition, the fan wheel cannot be enlarged as desired, due to the limited space available for the bracket of the radiator 1 and other equipment.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der zuvor beschriebenen Nachteile ein Kühlgebläse der zuvor beschriebenen Bauart derart auszulegen, daß die Luftströmung möglichst störungsfrei von der Vorderseite des Gebläses zu dessen Rückseite geführt wird, wobei der Strömungswiderstand durch den Fahrzeugmotor und andere Teils geringgehalten werden soll.The invention is therefore based on the object with elimination of the disadvantages described above to design a cooling fan of the type described above in such a way that the air flow from the front of the fan to the same as possible without interference Rear is performed, the flow resistance should be kept low by the vehicle engine and other parts.
Dabei soll weiterhin ein Gebläsegeräusch verhindert und der Kühlungswirkungsgrad des Gebläserades erhöht werden. Schließlich soll das Durchtrittvolumen des Luftstromes durch das Gebläserad erhöht werden.It should continue to prevent a blower noise and the Cooling efficiency of the fan wheel can be increased. Finally, the passage volume of the air flow through the Fan wheel can be increased.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen auf die Unteransprüche verwiesen wird. Das Gebläserad gemäß der Erfindung besitzt einen Nabenteil und eine Anzahl von Flügel, die sich von dieser Nabe radial nach außen erstrecken. Die Nabe ist drehbar mittig im Gebläserad gehalten. Die Gebläseflügel sind im Abstand voneinander auf dem Umfang der Nabe angeordnet. Der Steigungswinkel der Flügel ist in einer besonderen Weise vorbestimmt. Das heißt, derThis object is achieved according to the invention by the features specified in the main claim, reference being made to the subclaims with regard to preferred embodiments. The impeller according to the invention has a hub part and a number of blades which extend radially towards this hub extend outside. The hub is rotatably held in the center of the fan wheel. The fan blades are spaced apart arranged on the circumference of the hub. The pitch angle of the wings is predetermined in a special way. That is, the
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für die besten Ergebnisse) im Fußbereich der als Rotationsflügel wirkt,während der Winkel jedoch allmählich kleiner wird vom Fußbereich bis zur Spitze. Somit erhält der durch das Kühl gebläse erzeugte Luftstrom eine konische Form dessen imaginäre Spitze vor dem Gebläserad liegt. Mit anderen Worten, strömt die Luft schräg oder divergierend zurück von dem Gebläserad, so daß der Luftwiderstand durch den hinter dem Gebläserad befindlichen Motor abnimmt. Dies führt zu einer Verbesserung der Gebläsegeräusche und der Leistung. for best results) in the foot area that acts as a wing of rotation, but the angle gradually decreases from the foot area to the tip. Thus, the air flow generated by the cooling fan has a conical shape whose imaginary tip lies in front of the fan wheel. In other words, the air flows obliquely or divergingly back from the fan wheel, so that the air resistance through the motor located behind the fan wheel decreases. This leads to an improvement in fan noise and performance.
Vorzugsweise sind Luftführungen an der Nabe vorgesehen, um zu verhindern, daß ein Luftdruckabfall auf der Rückseite des Kühl gebläses eintritt als Ergebnis des divergierenden Luftstroms. Preferably, air guides are provided on the hub to prevent an air pressure drop from occurring at the rear of the cooling fan as a result of the diverging airflow.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich. Dabei zeigt im einzelnen: Further advantages, features and details of the invention will become clear on the basis of the following description of various exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. It shows in detail:
Pig. I einen Längsschnitt durch ein herkömmliches Kühlgebläse in schematischer Darstellung, Pig. I a longitudinal section through a conventional cooling fan in a schematic representation,
Fig. 2 die Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten Kühlgebläses,Fig. 2 is the front view of the cooling fan shown in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Flügel entlang der Schnittlinie III-III der Fig. 2 mit verschiedenen Erläuterungen, 3 shows a section through the wing along the section line III-III of FIG. 2 with various explanations,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Kühlgebläses nach der Erfindung in schematischer Darstellung, 4 shows a section through a preferred embodiment of the cooling fan according to the invention in a schematic representation,
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Schnittlinie V-V der Fig. *. FIG. 5 shows a section along the section line VV of FIG. *.
Fig. 6 eine erläuternden Darstellung der Charakteristika des in Fig. Ί dargestellten Gebläseflügels, Fig. 6 is an explanatory representation of the characteristics of the fan blade shown in Fig.
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Pig. 7 eine erläuternde Darstellung der herkömmlichen Beziehung zwischen dem Erhebungswinkel und dem Saugkoeffizient eines Flügels,Pig. 7 is an explanatory diagram of the conventional one Relationship between the angle of elevation and the suction coefficient of a wing,
zwischen dem Luftdurchtrittsvolumen und dem Steigungswinkel eines Gebläseflügels, auf der Basis von Untersuchungsergebnissen,between the air passage volume and the pitch angle of a fan blade on which Based on test results,
zwischen dem Steigungswinkel eines Gebläseflüge Is und dem Geräuschniveau auf der Basis von Versuchsergebnissen,between the pitch angle of a fan flight Is and the noise level on the base of test results,
Fig. 10 eine Vorderansicht eines Kühlgebläses gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,10 is a front view of a cooling fan according to another embodiment of the invention.
Fig. 11 einen Schnitt durch das Kühlgebläse entlang der Schnittlinie VI-VI der Fig. 10,11 shows a section through the cooling fan along the section line VI-VI in FIG. 10,
Fig. 12 eine Seitenansicht eines Kühlgebläses einer weiteren Ausführungsform der Erfindung undFig. 12 is a side view of a cooling fan of a further embodiment of the invention and
Fig. 13 die Vorderansicht des in Fig. 12 dargestellten Kühlgebläses.13 shows the front view of the cooling fan shown in FIG.
Die Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen dem Luftdurchtrittsvolumen und dem Steigungswinkel im Fußbereich eines Gebläseflügels, der als Rotationsflügel wirkt, für den Fall eines herkömmlichen Gebläses für ein Kraftfahrzeug, entsprechend den Versuchen, die bei der Entwicklung zur vorliegenden Erfindung durchgeführt worden sind. Bei den Versuchen betrug die Rotations· geschwindigkeit des Kühlgebläses 3 000 Umdrehungen pro Minute.Fig. 8 shows the relationship between the air passage volume and the pitch angle in the root region of a fan blade, which acts as a rotary blade, in the case of one conventional blower for a motor vehicle, in accordance with the experiments carried out in the development of the present invention have been carried out. In the tests, the rotation speed of the cooling fan was 3,000 revolutions per minute.
Bei einer Einstellung des Steigungswinkels θ des GebläseflUgels zwischen 60° und 70° im Fußbereich der als Rotationsflügel wirkt, ist das Durchtrittsvolumen maximal. Wenn der Steigungswinkel im Fußbereich des Flügels 70° überschreitet, nimmt dasWhen setting the pitch angle θ of the fan blade between 60 ° and 70 ° in the foot area of the rotating wing acts, the passage volume is maximum. If the pitch angle in the foot area of the wing exceeds 70 °, this takes
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Durchtrittsvolumen des Luftstroraes ab. Bei etwa 72°liegt der Grenzsteigungswinkel für die wirkungsvolle Zuführung des Luftstromes durch das Gebläse.Passage volume of the air flow. The is at about 72 ° Limit angle of inclination for the effective supply of the air flow through the blower.
Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen dem Gebläsegeräusch pro Volumeneinheit der Luftströmung und dem Steigungswinkel θ im Pußbereich des Gebläseflügels. Wenn der Steigungswinkel θ im Fußbereich des Gebläseflügels geringer ist als 12 , wird das Gebläsegeräusch zu stark. Bei Ansteigen des Steigungswinkels nimmt das Gebläsegeräusch allmählich ab. Bei einem Steigungswinkel zwischen 60° und 70° wird das Gebläsegeräusch minimal. Ee wurde auch ermittelt, daß das Gebläsegeräusch wieder ansteigt, wenn der Steigungswinkel im Fußbereich des Flügels 70° überschreitet.Fig. 9 shows the relationship between the fan noise per Unit of volume of the air flow and the pitch angle θ in the foot area of the fan blade. When the pitch angle θ is less than 12 in the foot area of the fan blade, the fan noise will be too loud. When the angle of incline increases the fan noise will gradually decrease. The fan noise is minimal at an incline angle between 60 ° and 70 °. It has also been determined that the fan noise increases again when the pitch angle is in the root area of the wing Exceeds 70 °.
Ahnliche Ergebnisse erhielt man bei anderen Versuchen, bei welchen die Rotationsgeschwindigkeiten auf 2 000 bzw. 3 000 Umdrehungen pro Minute eingestellt wurden.Similar results were obtained in other experiments at which the rotation speeds were set to 2,000 and 3,000 revolutions per minute, respectively.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Das Gebläserad 3 besitzt eine Nabe 5 und eine Anzahl auf deren Umfang im Abstand voneinander angeordnete Gebläseflügel 4, die sich von der Nabe 5 radial nach außen erstrecken. Die Kupplung 7» die Gebläsewelle 6 und andere Teile können einen herkömmlichen Aufbau besitzen. Der Steigungswinkel der Gebläseflügel 4 wird entsprechend den vorangehenden Untersuchungen in dem entsprechenden Bereich eingestellt. Das bedeutet, daß der Steigungswinkel der Gebläseflügel 4 im Fußbereich, der als Rotationsflügel wirkt, so groß ist, daß ein konusförmiger Luftstrom erzeugt werden kann, dessen imaginärer Spitzenpunkt vor dem Gebläserad liegt. Beispielsweise liegt ein solcher wirkungsvoller Fußbereich der Gebläseflügel 4 innerhalb des Abstandes rl von der Mitte des Gebläserades 3» wo rO der maximale Radius der Nabe 5 des Gebläserades 3 ist und rl zwischen 1,1 rO bis 1,2 rO liegt, wie dies in Fig. Ί gezeigt ist. Für die besten Ergebnisse liegt der Steigungswinkel θ im wirkungsvollen Fußbereich der Oeblääeflügel zwischen 60° und 70°. Der Steigungswinkel wird allmählich kleiner von dem Fußbereich des Gebläseflügels bis zurFIGS. 4 to 6 show a preferred embodiment of the invention. The fan wheel 3 has a hub 5 and a number of fan blades 4 which are arranged at a distance from one another on the circumference thereof and which extend radially outward from the hub 5. The coupling 7 », the fan shaft 6 and other parts can have a conventional structure. The pitch angle of the fan blades 4 is set in accordance with the previous investigations in the corresponding range. This means that the pitch angle of the fan blades 4 in the foot area, which acts as a rotating blade, is so large that a conical air flow can be generated, the imaginary tip point of which lies in front of the fan wheel. For example, such an effective foot area of the fan blades 4 lies within the distance rl from the center of the fan wheel 3 »where r0 is the maximum radius of the hub 5 of the fan wheel 3 and rl is between 1.1 r0 to 1.2 r0, as shown in FIG . Ί is shown. For the best results, the angle of inclination θ in the effective foot area of the airfoil is between 60 ° and 70 °. The pitch angle gradually becomes smaller from the base of the fan blade to the
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Spitze. Wenn der Steigungswinkel der Gebläseflügel in einer solchen Weise eingestellt wird, tritt ein konusförmiger Luftstrom auf, so daß keine Störung zwischen dem Luftstrom und dem Motor und anderen hinter dem Gebläserad liegenden Teilen in großem Maße auftritt, verglichen mit herkömmlichen Axialstromkühlgebläsen. Somit kann das maximale Luftdurchtrittsvolumen erzielt werden ohne wesentliches Gebläsegeräusch.Top. When the pitch angle of the fan blades is adjusted in such a way, a conical air flow occurs, so that no interference between the air flow and the motor and other parts behind the impeller occurs to a large extent compared to conventional axial flow cooling fans. In this way, the maximum air passage volume can be achieved without significant fan noise.
Diesbezüglich ist die Umfangsgeschwindigkeit des Gebläseflügels gering innerhalb des Abstandes rl (1,1 rO bis 1,2 rO) vom Mittelpunkt des Gebläserades insoweit, daß das Gebläsegeräusch und der Gebläseluftstrom vernachlässigt werden kann. Aus diesem Grund wird der Steigungswinkel θ im wesentlichen groß eingestellt in einem wirksamen Fußbereich 1Ia des Gebläseflügels 1I mit der Ausnahme des Teiles innerhalb des Abstandes rl vom Gebläsemittelpunkt. Der Steigungswinkel θ wird außerdem allmählich kleiner in Richtung auf die Spitze b des Gebläseflügels Ί.In this regard, the peripheral speed of the fan blade is low within the distance rl (1.1 rO to 1.2 rO) from the center of the fan wheel to the extent that the fan noise and the fan air flow can be neglected. For this reason, the pitch angle θ is substantially set to be large in an effective foot portion 1 Ia of the fan blade 1 I with the exception of the part rl within the distance from the fan center. The pitch angle θ also gradually becomes smaller toward the tip b of the fan blade Ί.
Es sollen nun die Strömungsverhältnisse unter Bezugnahme auf Fig. 6 in Betracht gezogen werden. Im Abstand r von dem Mittelpunkt des Gebläserades 3 ist ν1 die Geschwindigkeit in Richtung des Luftstromes durch die Rotation des Gebläserades 3 und ν die Geschwindigkeit senkrecht zur Rotationsebene des Gebläserades 3· Wenn L der Winkel ist zwischen ν und v1, ist ν gleich v1 mal cos L. Dementsprechend fließt, obwohl der Luftstrom vor dem Gebläserad senkrecht zur Rotationsebene des Gebläserades 3 verläuft, dieser von der Oberfläche des Gebläseflügels 1I schräg oder divergierend, so daß das Durchströmungsvolumen /mit l/cos L ansteigt, verglichen mit herkömmlichen Axialstromkühlgebläserädern. Hieraus ergibt sich, daß die Geschwindigkeit q* des zusammengesetzten Luftstromes größer ist als q, so daß die durchströmende Luftmasse erhöht werden kann.The flow conditions should now be taken into account with reference to FIG. 6. At the distance r from the center of the fan wheel 3, ν 1 is the speed in the direction of the air flow through the rotation of the fan wheel 3 and ν is the speed perpendicular to the plane of rotation of the fan wheel 3 If L is the angle between ν and v 1 , ν is equal to v 1 times cos L. Accordingly, although the air flow in front of the fan wheel is perpendicular to the plane of rotation of the fan wheel 3, it flows obliquely or diverging from the surface of the fan blade 1 I, so that the flow volume / with l / cos L increases compared to conventional axial flow cooling fan wheels . It follows from this that the speed q * of the composite air flow is greater than q, so that the air mass flowing through can be increased.
Außerdem sind in dem Abstand r vom Mittelpunkt des Gebläserades s und θ der Erhöhungswinkel und der Steigungswinkel in der Schnittebene parallel zum Luftstrom v. Der tatsächliche Erhöhungswinkel und der Steigungswinkel in der Schnittebene parallel zum tatsächlichen Luftstrom v1, der durch die RotationIn addition, at the distance r from the center of the fan wheel s and θ, the angle of elevation and the angle of inclination in the cutting plane are parallel to the air flow v. The actual angle of elevation and the angle of inclination in the cutting plane parallel to the actual air flow v 1 caused by the rotation
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des Gebläserades 3 bewirkt wird, ist s* bzw. θ'. In einem solchen Fall sind v* und θ'größer als ν bzw. Θ. Dementsprechend ist β größer als s1. Das bedeutet, daß auch dann, wenn der Steigungswinkel θ des Gebläseflügels groß eingestellt wird, die Luft divergierend strömt hinter dem Gebläserad als konusfOrmiger Luftstrom, so daß der tatsächliche Erhöhungswinkel s* des.Gebläserades 4 gering ist, um zu verhindern, daß das Luftdurchtritt β volumen hinter dem Gebläserad abnimmt.of the impeller 3 is effected is s * or θ '. In such a case, v * and θ 'are larger than ν and Θ, respectively. Accordingly, β is greater than s 1 . This means that even if the pitch angle θ of the fan blade is set large, the air flows in a divergent manner behind the fan wheel as a conical air flow, so that the actual angle of elevation s * of the fan wheel 4 is small in order to prevent the passage of air β volume behind the fan wheel decreases.
Unter Bezugnahme auf die Fig. Ί, 10 und 11 soll erläutert werden, daß man vorzugsweise Luftführungseinrichtungen 8 an der Nabe 5 des Gebläserades 3 ausbildet, um zwangsläufig einen Luftstrom auf die Rückseite des Nabenteiles 5 überzuleiten, um zu verhindern, daß der Luftdruck hinter dem Gebläserad 3 abfällt. Bei dieser Ausführungsform sind die Führungen 8 als Spiralnuten 9 ausgebildet auf der Umfangsflache der Nabe 5 von der Vorderkante bis zur rückwärtigen Kante. Jede Nut 9 befindet sich zwischen zwei nebeneinanderliegenden, auf der Nabe 5 befestigten Flügeln 4.With reference to Figs. Ί, 10 and 11 will be explained be that one preferably air duct devices 8 on the Hub 5 of the impeller 3 is designed to inevitably transfer a flow of air to the rear of the hub part 5 in order to prevent the air pressure behind the fan wheel 3 from falling. In this embodiment, the guides 8 are in the form of spiral grooves 9 formed on the peripheral surface of the hub 5 from the front edge to the rear edge. Each groove 9 is located between two adjacent blades 4 attached to the hub 5.
Die Fig. 12 und 13 zeigen eine weitere Ausführungsfora der Erfindung. Eine Anzahl kleiner Hilfsgebläse 10 ist auf der Vorderseite der Nabe 5 mit Hilfe kleiner Schrauben I1J befestigt, die als Luftführungseinrichtungen 8 dienen. Bei dieser Ausführungsform besitzt die Nabe 5 des Gebläserades 3 bevorzugt die Form einer Kanonenkugel, die in den Nabenteil 11 glatt übergeht,damit die Hilfsgebläse 10 für einen glatten Luftstrom hinter den Hilfegebläsen 10 sorgen. Mit der Bezugsziffer 13 ist die Abschirmung für die Hilfsgebläse 10 bezeichnet.Figs. 12 and 13 show a further embodiment of the invention. A number of small auxiliary fans 10 are attached to the front of the hub 5 with the aid of small screws I 1 J, which serve as air guiding devices 8. In this embodiment, the hub 5 of the fan wheel 3 preferably has the shape of a cannonball, which merges smoothly into the hub part 11, so that the auxiliary fans 10 ensure a smooth flow of air behind the auxiliary fans 10. The shield for the auxiliary fan 10 is denoted by the reference number 13.
Wenn die Luftführungen 8 in einer solchen Weise angeordnet sind, wird der gesamte Luftstrom hinter dem Kühlgebläserad 3 konusförmig ausgebildet, wobei die imaginäre Spitze vor dem Gebläserad liegt, so daß der Luftwiderstand durch die Maschine und änderet Teile abnimmt, verglichen mit herkömmlichen Axialströmungskühlgebläsen, um somit die durchströmende LuftmasseWhen the air guides 8 are arranged in such a way, the entire air flow behind the cooling fan wheel 3 is conical, with the imaginary tip in front of the fan wheel, so that the air resistance through the machine and changes parts, compared to conventional axial flow cooling fans, thus reducing the air mass flowing through
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hinter dem Gebläserad 3 merklich zu erhöhen. Außerdem kann durch die Verhinderung des Turbulenzphänomens des Luftstromes durch den Luftwiderstand und der beschriebenen RUckströmung das Gebläsegeräusch herabgesetzt werden. Im besonderen wird der Luftstrom zwangsläufig entlang der Nabe 5 des Gebläserades zur Rückseite geleitet durch die Führungen 8, so daß ein Luftdruckabfall an der Rückseite der Nabe des Gebläserades 3 verhindert werden kann. Es würde sonst ein Luftdruckabfall eintreten als Ergebnis des divergierenden Luftstromes hinter dem Gebläseradbehind the fan wheel 3 to increase noticeably. In addition, by preventing the phenomenon of turbulence in the air flow the fan noise can be reduced by the air resistance and the described return flow. In particular, will the air flow inevitably passed along the hub 5 of the fan wheel to the rear through the guides 8, so that a drop in air pressure at the rear of the hub of the fan wheel 3 is prevented can be. Otherwise there would be a drop in air pressure as a result of the diverging air flow behind the fan wheel
Bei einem Kühlgebläse für ein Kraftfahrzeug kann der Steigungswinkel θ der Qebläseflügel im Fußbereich der Flügel,der als Rotationsflügel wirkt, so groß eingestellt werden, daß die Luftströmung die Form eines Konus annimmt, dessen imaginäre Spitze vor dem Gebläserad liegt. Dementsprechend kann der Widerstand des Motors und anderer Teile, die hinter dem Gebläserad liegen, merklich vermindert werden. Außerdem können Luftführungseinrichtungen vorgesehen sein, die verhindern,daß der Luftdruck auf der Rückseite des Nabenteils des Gebläserades abfällt. Somit kann das Luftdurchtrittsvolumen merklich erhöht werden. Hieraus ergibt sich, daß die KUhlwirkung des Kühlers verbessert werden kann. Geht man davon aus, daß die durchtretende Luftmasse konstant ist, kann die Rotationsgeschwindigkeit des KUhlgebläses verringert werden, verglichen mit herkömmlichen Axialströmungskühlgebläsen, so daß das Gebläsegeräusch merklich vermindert werden kann.In the case of a cooling fan for a motor vehicle, the pitch angle θ of the fan blades in the root area of the blades, which is known as Rotary vane acts to be set so large that the air flow takes the form of a cone, its imaginary tip is in front of the fan wheel. Accordingly, the resistance of the motor and other parts behind the fan wheel can can be noticeably reduced. In addition, air guiding devices can be provided which prevent the air pressure from increasing the back of the hub part of the fan wheel falls off. Thus, the air passage volume can be increased noticeably. From this it follows that the cooling effect of the radiator can be improved. Assuming that the air mass passing through is constant, the speed of rotation of the cooling fan can be reduced as compared with conventional axial flow cooling fans, so that the fan noise is noticeably reduced can be.
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8000 München 22 ■ Steinsdorfstraße 21-22 Telefon 089 / 22 94 41Pätentanv'cltc
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