DE3014872C2 - Gebläserad aus Kunststoff - Google Patents

Description

S_t = S- (0,2 bis 0,6)

definiert ist, worin 5 die gesamte radiale Länge des Rügeis ist

3. Gebläserad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzwerte für die Querschnittsstärke des sich an den Rügelfuß anschließenden jo Rügelbereichs (a, b) für eine Länge (S!) gelten, die durch die Rcziehung

Sr= S-(0,2 bis 45)

definiert ist, worin 5die Gesamtlänge des Rügeis ist, π und daß sich an diesen Flügelbereich (b) radial nach außen ein weiterer Flügelbereich (c) anschließt, dessen Länge durch die Beziehung

= S- (0,4bis0,6)

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definiert ist, wobei S_g die Gesamtlänge der beiden Flügelabschnitte (b, c) ist, und daß in dem weiteren Flügelbereich (c) das Verhältnis der QuerschniKsstärke (T') in der Mitte des Flügels zu derjenigen an der Vorderkante (T'r) im Bereich zwischen 1 :0,8 bis 1:13 und zu derjenigen an der Hinterkante (T't) im Bereich zwischen 1 :0,4 bis 1 :1 liegt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gebläserad aus Kunststoff gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Auslegung derartiger Gebläseräder muß darauf geachtet werden, daß die Kühlleistung bei geringer Drehzahl und geringer Fahrgeschwindigkeit noch ausreichend ist. Bei hoher Drehzahl sowie hoher Fahrgeschwindigkeit wird jedoch von einem derartigen Gebläserad eine Kühlleistung erbracht, die überhaupt nicht gebraucht wird. Aus diesem Grunde werden solche Gebläseräder so gestaltet, daß sich unter dem Einfluß der Wind- und Zentrifugalkräfte bei höheren Drehzahlen die leistungsbestimmenden Merkmale des Gebläserads, wie Anstellwinkel der Flügel, Flügelblatlkrümmungsradius, verändern, so daß damit eine Leistungsbeeinflussung in Abhängigkeit von den Drehzahlen erreicht wird. Bei der Festlegung der Querschnittsstärke der Flügel zur Erfüllung dieser Aufgaben hat sieh jedoch herausgestellt, daß an einer Stelle der Vorderkante nahe dem FlngeJfuß Brüche auftreten, die möglicherweise durch Resonanzerseheinungen bedingt sind, die zu einer Spannungskonzentration an dieser Stelle führen,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gebläserad eingangs beschriebener Gattung so weiterzubilden, daß der Bruch an ejner solchen Stelle vermieden wird und gleichzeitig eine optimale Gestaltung für das f ewünschte Verhalten bei höheren Drehzahlen gewährleistet bleibt

Diese Aufgabe wird durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst Die Profilverdickung an den Enden führt zu einer Minderung der Spannungskonzentrierung und bringt dabei den zusätzlichen Vorteil, daß durch die Massenanhäufung an den Enden die gewünschte Selbstverstellung bei höheren Drehzahlen eintritt, da sich die Zentrifugalwirkung stärker auswirkt

Es ist bekannt (DE-OS 22 27 049), bei Gebläserädern die Rügelenden zu verdicken, indem in diesen Bereichen Gewichte eingebettet sind.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht eines Rügeis eines herkömmlichen Gebläserades mit eingezeichneten Linien gleicher Spannung;

Fig.2 eine Fig. 1 ähnliche Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 3 einen Querschnitt gemäß A-A in F i g. 4 durch einen Rügel des Gebläserades gemäß F i g. 2;

F i g. 4 eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;und

Fig.5 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Der Flügel 10 nach Fig. 1 beEteht aus herkömmlichem Kunststoffmaterial mit geeigneter Elastizität und ist einstückig mit einer nicht dargestellten Nabe ausgebildet, mit der der Flügel an seinem in F i g. I obersten Ende bzw. seinem Fuß 22 verbunden ist. Im Einbauzustand des Gebläserades wird die Nabe um eine gestrichelt dargestellte Drehachse 12 gedreht, wobei der Antrieb in der Regel mittels eines Antriebselementes über eine herkömmliche Flüssigkeitskupplung erfolgt

Während das Gebläserad um die Drehachse 12 gedreht wird, hat der flexible Flügel aus Kunststoffmaterial die Neigung, bei zunehmender Drehzahl aufgrund von Zentrifugalkräften und aufgrund des Luftwiderstandes sich flacher einzustellen bzw. den Anstellwinkel zu verringern, so daß dadurch der Luftdurchfluß durch das Rad und die zu seinem Antrieb benötigte Leistung wesentlich verringert werden. Dies hat zur Folge, daß der Fahrzeugantrieb mit höherem Wirkungsgrad erfolgt und daß die Geräusche verringert sind.

Wenn das herkömmliche Gebläserad gedreht wird, ist die Verteilung der Spannungen im Flügel 10 derart, wie dies für die gesamte Fläche des Flügels in F i g. I mit Hilfe von Linien 14 dargestellt ist, die wie die Isothermen einer Wetterkarte aussehen. Dieses Darstellungsverfahren basiert darauf, Punkte gleicher Last bzw, Spannung im Flügel aufzutragen, durch die der Verlauf der Linien 14. definiert wird, die im folgenden als Linien gleicher Spannung bezeichnet werden.

Die Drehrichtung des Rades ist in F i g. 1 unten durch

einen gekrümmten Pfeil angedeutet. Beim dargestellten Ansfünrungsbeispiel (st die linke Kante des Flügels 10 dessen Vorderkante 18 und ist die rechte Kante die Hinterkante 20 des Flügels 10,

Aus Fig, 1 ist erkennbar, daß insbesondere im Bereich eines Punktes 16 an der Vorderkante 18, der sich nahe dem Fuß 22 des Flügels 10 befindet, die Konzentration der Linien 14 gleicher Spannung besonders hoch ist An diesem Punkt 16 ist die Gefahr eines Bruches, durch den die Lebensdauer des Rades verringert wird, besonders hoch.

in Fig.2 ist ein Flüge! 110 gemäß der Erfindung dargestellt Die Kontur des Flügels in der dargestellten Ansicht stimmt genau übsrein mit der Kontur des herkömmlichen Flügels 10 gemäß Fig. 1. Dagegen ist der Flügelprofil-Querschnitt des erfindungsgernäßen Flügels in im folgenden ausführlich beschriebener Weise bestimmt Der Flügel 110 wird um eine strichpunktiert dargestellte Drehachse 112 in Richtung eines gekrümmten Pfeiles gedreht, der unten in Fig.2 dargestellt ist Wie aus Fi g. 2 erkennbar ist, ist die Konzentration von Linien 114 gleicher Spannung im Bereich des Punktes 116 im Flügel 110 erheblich geringer als im Bereich des entsprechenden Punktes 16 des Flügels 10 gemäß Fig. 1.

In Fig.3 sind in Umfangsrichtung des Rades verlaufende Flügelprofil-Querschnitte der Flügel 110 und 10 zum Vergleich übereinander dargestellt Der Querschnitt durch den Flügel 110 ist mit einer ausgezogenen Kurve dargestellt und verläuft gemäß A-A in Fig.4 in einem begrenzten Flügelbereich a, der noch ausführlicher erläutert wird. Der andere, strichpunktiert dargestellte Querschnitt verläuft entlang einer nicht dargestellten entsprechenden Schnittlinie durch den herkömmlichen Flügel 10 gemäß Fig. 1. Wie aus Fig.3 erkennbar ist, nimmt die Querschnittsstärke des erfindungsgemäßen Flügels 110 von einem Flügelprofilpunkt mit der Querschnittsstärke T nach außen kontinuierlich zu, wogegen die maximale Querschnittsstärke Γ des Flügels 10 im Mittelbereich zwischen der Vorderkante 18 und der Hinterkante 20 liegt. Der Flügelprofilpunkt des Flügels 10 hat einen Abstand L

von der Vorderkante 18, der sich als Produkt aus der gesamten Flögelprofiltiefe 1 und dem Zahlenwert 0,4 bis 0,6 ergibt Tbezeichnet auch die Querschnittsstärke am Mittelpunkt des Flügels IiOt

Bei dem in Fig.4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat jeder Querschnitt durch den Bereich a des Flügels 110 ein solches Profil, daß dieses Profil die Bedingung erfüllt daß das Verhältnis der Querschnittsstärke T in der Mitte des Flügels zu derjenigen 7> an der Vorderkante 118 im Bereich zwischen 1 ; 1,0 bis 1 :1,5 und zu derjenigen 7i an der Hinterkante 120 im Bereich zwischen 1 :0,7 bis 1 ;1,2 liegt Der Flügelbereich a schließt sich radial auswärts unmittelbar an den Fuß 122 des Flügels 110 an; seine Länge Se ist durch das Produkt aus der gesamten radialen Länge S des Flügels 110 und dem Zahlenwert 0,2 bis 0,6 bestimmt

Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Jeder Querschnitt durch den sich an den Flügelfuß anschließenden Bereich b dieses Flügels, beispielsweise gemäß der Linie B-B, hai ein Profil, das die gleichen Bedingungen wie bei dem ersten in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel erfüllt Der Flügelbereich b hat eine Länge Sf, die gleich dem Produkt aus der Flügellänge S des Flügels 210 und dem Zahlenwert 0,2 bis 0,35 liegt.

Darüber hinaus hat jeder Querschnitt in einem sich radial nach außen an den Flügelbereich b anschließenden Flügelbereich c — der Querschnitt beispielsweise gemäß der Linie C-C — ein Profil, bei dem das Verhältnis der Querschnittsstärke T in der Mitte des Flügels zu derjenigen 77' an der Vorderkante 218, im Bereich zwischen 1 :0,8 bis 1 :1,5 und zu derjenigen Tb' an der Hinterkante 220 im Bereich zwischen 1 :0,4 bis 1 :1 liegt

Die radiale Länge S^des Flügelbereichs eist gleich dem Produkt aus der gesamten radialen Länge S und dem Zahlenwert 0,4 bis 0,6.

Da die Größen Tf, Tb'und T'den Größen Tf, Tbund Γ des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, ist das Profi! des Querschnitts im Bereich c nicht dargestellt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Gebläserad aus Kunststoff mit mehreren flexiblen Rügeln, die einstückig mit einer zentralen Nabe verbunden sind, und in ihrem sieh an den FJügelfuß anschließenden Bereich einen Rügelprofil-Querschnittbesitzen, dessen Stärke sich längs der Profiltiefe kontinuierlich ändert dadurch gekennzeichnet, daß von einem Flugelprofilpunkt mit der Querschnittstiefe (T) ausgehend der m Abstand (L) der Vorderkante (118) vom Rügelprofilpunkt einen Wert besitzt der 0,4 bis 0,6mal der Rügelprofiltiefe ßjentspricht und daß das Verhältnis der Querschnittsstärke (T) in der Mitte des Rügeis zu derjenigen (Tj) an der Vorderkante im Bereich \> zwischen 1 :1,0 bis 1 :1,5 und zu derjenigen (Tb) an der Hinterkante im Bereich zwischen 1 :0,7 bis 1 : U liegt

2. Gebläserad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Grenzwerte für die Querschnittsstärke d^s sich an den Rügelfuß anschließenden Rügelbereichs (a) für eine Länge gelten, die durch die Beziehung