DE3227698A1

DE3227698A1 - Axialventilator

Info

Publication number: DE3227698A1
Application number: DE19823227698
Authority: DE
Inventors: Günter 7730 Villingen Wrobel
Original assignee: Papst Motoren & Co Kg 7742 St Georgen GmbH; Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1982-07-24
Filing date: 1982-07-24
Publication date: 1984-01-26
Also published as: DE3374144D1; US4734015A; EP0100078A1; SG64990G; DE3227698C2; EP0100078B2; CA1338735C; JPS5977240A; JPH0650119B2; EP0100078B1

Description

DR.- ING. H. H. WILHELM - D : P L. - I N G. H. D A U ST E R

D-7000 STUTTGART 1 · GYMNASIUMSTRASSE 31Β· TELEFON (07 11) 291133/29 28

Anmelder: -3- D 6366

Papst-Motoren KG

7742 St. Georgen

Axialventilator

Die Erfindung betrifft einen Axialventilator, insbesondere Kleinlüfter axialer Kompaktheit, mit einem das Ventillatorrad umschließenden Gehäusemantel, dessen Innenkontur im Bereich der axialen Mittelebene zylindrisch ausgebildet und zur Abblasseite sowie zur Ansaugseite hin unter Bildung von Eckbereichen in ein polygonales, insbesondere quadratisches, den Durchmesser des Ventillatorrades umschreibendes Profil erweitert ist und mit einem zentralen koaxialen Kern, der vom Antriebsmotor, der Nabe des Lüfterrades und dem Halterungsflansch für den Antriebsmotor gebildet wird, wobei dieser Kern eine an der zur Stirnseite der Ansaugseite hin konisch sich verjüngende Ringfläche besitzt.

Derartige Axialventilatoren werden bevorzugt zur Kühlung in elektrischen und elektronischen Geräten und Anlagen eingesetzt, besonders dort, wo sehr kompakte Lüfterabmessungen und geringes Geräusch bei hoher Luftleistung verlangt wird. Der in solchen Geräten begrenzte Bauraum begrenzt auch die Abmessungen der verwendbaren Ventilatoren. Als Maßnahme zur Leistungssteigerung solcher Ventilatoren scheidet daher eine Vergrößerung der Abmessungen aus.

Es ist ein Axialventilator der eingangs genannten Art (DE-OS 29 40 650) bekannt, bei dem relativ große Luftleistungen

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dadurch erreicht werden, daß die Nabe des Ventilatorrades an der Ansaugseite mit einer zur Stirnseite hin konisch ausgebildeten Ringfläche versehen ist. Im Bereich der Axialmittelebene verläuft der Gehäusemantel unter Belassung eines geringen Spaltes zu den Lüfterschaufeln zylindrisch und erweitert sich auf eine quadratische Form durch in den Eckbereichen sowohl zur Ansaugseite als auch zu Abblasseite hin schräg und symmetrisch zur Axialmittelebene verlaufende Wände.

Dadurch, daß in den in Frage kommenden Geräten in zunehmendem Maße immer kleinere elektrische bzw. elektronische Bauteile

eingesetzt werden, können auch die Gehäuse solcher Geräte in zunehmendem Maße kleiner gestaltet werden. Das bedeutet für Kleinlüfter der hier zu betrachtenden Gattung, daß die Leistungsfähigkeit durch die entgegenwirkenden Staudrücke in den Einbauräumen begrenzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Axialventilator zu schaffen, der eine größere Leistungsfähigkeit besitzt als die bekannten derartigen Axialventilatoren, wobei dies ohne Vergrößerung der Außenmaße der bekannten Axialventilatoren erreicht werden soll.

Die Erfindung besteht darin, daß die axiale Länge der konischen Ringfläche mindestens 1/3 der Länge der Nabe beträgt und daß der Gehäusemantel in den Eckbereichen bezüglich der Axialmittelebene asymmetrisch und von der Axialmittelebene weg zur Ansaugseite hin über einen größeren Abstand als zur Abblasseite hin zylindrisch ausgebildet ist.

Es hat sich gezeigt, daß durch diese Maßnahmen eine erhebliche Leistungssteigerung erreicht werden kann, ohne daß die Außenmaße der Axialventilatoren geändert werden müßten. Es hat sich auch gezeigt, daß die verbesserte Wirkung kaum auftritt, wenn die axiale Länge der konischen Ringfläche nicht mindestens einem Drittel der Gesamtnebenlänge entspricht. Erst die Kombi-

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nation der beiden in Anspruch 1 aufgezählten Merkmale bringt die an sich erstaunliche Verbesserung, die anhand der später erläuterten Kennlinien deutlich wird. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen entsteht auf der Ansaugseite über einen relativ großen Weg (im Bereich des zylindrischen Verlaufes des Gehäusemantels) eine die Lüfterschaufeln auch in den Eckbereichen kreisförmig umgebende Wand, so daß die angesaugte Luft auch bei größeren Staudrücken auf der Abströmseite nicht vor Erreichen der auf der Abströmseite gelegenen Hälfte des Luftführungsweges die Lüfterschaufeln radial nach außen verlassen kann.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß am äußeren, zur Ansaugseite weisenden Randbereich der zylindrische Abschnitt des Gehäusemantels in eine umlaufende Einlaufrundung übergeht. Dadurch ergibt sich ein erweiterter Einlaufquerschnitt auf der Ansaugseite, der erst allmählich enger werdend in den durch den zylindrischen Teil des Gehäusemantels begrenzten Strömungskanalabschnitt übergeht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Krümmungsradius der Einlaufrundung relativ groß gewählt wird, etwa größer/ gleich 1/3 des Abstandes zwischen der Axialmittelebene und der Ansaugseite.

Eine ganz ähnliche Wirkung kann auch erzielt werden, wenn der zylindrische Abschnitt des Gehäusemantels in einer Abschrägung zur Ansaugseite hin übergeht. Schließlich hat es sich gezeigt, daß auch dann, wenn der Gehäusemantel über den gesamten Abstand zwischen Axialmittelebene und Ansaugseite zylindrisch ausgebildet ist, eine beträchtliche Leistungssteigerung erzielbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen weiter erläutert und beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht auf die Ansaugseite eines erfindungsgemäßen Axialventilators,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II durch den in Fig. 1 dargestellten Axialventilator,

Fig. 3 eine Detaildarstellung eines Eckbereiches im Querschnitt einer anderen Ausführungsart,

Fig. 4 eine Detaildarstellung eines Eckbereiches im Querschnitt einer weiteren Ausführungsart und

Fig. 5 die schematische Darstellung des Verlaufs von Luftfördermenge über dem statischen Druck gemessen an einem erfindungsgemäßen Axialventilator und an einem Axialventilator nach dem Stand der Technik.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Axialventilator, der wegen seiner geringen Außenabmessungen und seiner kompakten Bauweise bevorzugt zur Kühlung in elektronische oder elektrische Geräte eingesetzt wird. Das Lüfterrad ist in einem Gehäusemantel 2 eingebaut. In Fig. 1 sind die Lüfterschaufeln 4 und das Motorgehäuse 3 zu erkennen.

Der Gehäusemantel 2 weist über die axiale Tiefe gesehen einen Teilbereich auf, in dem er zylindrisch und konzentrisch zur Ventilatorachse B verläuft und mit 5 bezeichnet ist. Von diesem zylindrischen Bereich 5 geht der Gehäusemantel 2 zur Ansaugseite ebenso wie zur Abblasseite in eine quadratische Form über, wobei an den dadurch entstandenen Eckbereichen 6 Befestigungsbohrungen 7 eingebracht sind.

In dem in Fig. 2 dargestellten Querschnitt durch die Hälfte eines erfindungsgemäßen Axialventilators ist zu erkennen, daß das als Nabe dienende Motorgehäuse 3 zur Ansaugseite 9 hin mit einer konisch zulaufenden, sich zur Ansaugseite 9 verjüngenden Ringfläche 10 versehen ist, wobei sich auch die Lüfterschaufeln 4 bis über diese Ringfläche 1O erstrecken.

Der Motor ist in an sich bekannter Weise aufgebaut. Dabei umgeben die Wickelköpfe 13, die auf einem Ring 12 gelagert und mit einer aus Isolierstoff hergestellten Abdeckkappe 14 nach vorne abgeschlossen sind, den Stator 19, der seinerseits über das Rohr 23 und das Gleitlager 22 gegenüber der Welle 15 gelagert ist. Die Welle 15 ist über die Buchse 13 fest mit dem Motorgehäuse 3 verbunden, das außen einstückig als Kurzschlußläuferrotor ausgebildet ist, dessen Stäbe in an sich bekannter Weise durch die laminierten Bleche 16

des Rotors verlaufen. Am äußeren Umfang des als Nabe ausgebildeten Motorgehäuses. 3 sind dann die Lüfter schaufeln 4 befestigt.

Begrenzt wird der Innenraum, in dem das Lüfterrad angeordnet ist, in der Axialmittelebene A durch den zylindrisch verlaufenden Bereich 5 des Gehäuseraantels 2, der sich zur Ansaugseite 9 hin über eine Länge a2 erstreckt, die größer als die Hälfte des Abstandes a., von der Axialmittelebene A zur Ansaugseite 9 ist. Zur Abblasseite 8 hin yerläuft der Gehäusemantel in den Eckbereichen yon der Axialmittelebene A aus mit einer schrägen Wand 17, so daß sich insgesamt eine asymmetrische Ausbildung bezüglich der Axialmittelebene A zwischen der ansaugseitigen Hälfte und der abblasseitigen Hälfte des Axialventilators ergibt. Der zylindrische Bereich 5 geht bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 in eine Einlaufrundung 18 über, deren Krümmungsradius R etwa einem Drittel des Abstandes a< von der Axialmittelebene zur Ansaugseite beträgt. Es hat sich gezeigt, daß, sich dann, wenn der zylindrisch verlaufende Bereich 5 relativ weit bis auf die Ansaugseite hin vorgezogen ist, die Leistung des Lüfters steigern läßt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung die Lüfterschaufeln 4 über einen relativ großen axialen Bereich unmittelbar durch den zylindrischen Bereich 5 des Gehäusemantels 2 umgeben werden, so daß die von den Lüfterschaufeln erfaßte Luft vor der Querschnittsverengung in der Axialmittelebene bei auf der Abblasseite vorherrschenden Staudrücken nicht die Möglichkeit besitzt.

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diesem Gegendruck dadurch auszuweichen, daß sie radial nach außen der Bewegung durch die Lüfterschaufeln 4 ausweicht und damit wieder auf die Ansaugseite gedrängt wird, was bei den bekannten Bauarten der Fall ist.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3, in der ebenfalls ein Querschnitt durch einen Eckbereich des Gehäusemantels gezeigt ist, verläuft der zylindrische Bereich 5a über den gesamten Abstand zwischen der Axialmittelebene A und der Ansaugseite 9. Damit läßt sich die Leistung ebenso wie mit einem Axialventilator, dessen zylindrischer Bereich 5b durch eine Abschrägung 24 im äußeren Randbereich zur Ansaugseite 9 übergeht (vgl. Fig. 4), gegenüber den bekannten Axialventilatoren steigern.

Aus Fig. 5, in der die Kennlinien 20a und 20b des neuen Axialventilators gegenüber den Kennlinie 21a und 21b eines Axialventilators nach dem Stand der Technik (DE-OS 29 40 650) aufgetragen sind, läßt sich erkennen, daß insbesondere bei hohen Gegendrücken (der Druck ist auf der Ordinate abgetragen) sich eine beträchtliche Leistungssteigerung mit dem erfindungsgemäßen Axialventilator erzielen läßt. Die jeweils zusammengehörigen Kurvenpaare 20a und 21a sowie 20b und 21b stellen dabei Vergleichsmessungen dar, die mit zwei verschiedenen Lüfterradfrequenzen durchgeführt wurden. Die Kurven 20a und 21a wurden bei einer Frequenz von 60 Hz aufgenommen, die Kurven 20b und 21b bei einer Frequenz von 50 Hz. Auf der Abzissenachse ist die Luftfördermenge abgetragen.

Es hat sich darüber hinaus auch gezeigt, daß sich bei höheren Drehzahlen eine noch deutlichere Verbesserung der Charakteristik ergibt, was sich aus den Abweichungen der mit einer Frequenz von 60 Hz aufgenommenen Kurven 20a und 21a untereinander gegenübel den Abweichungen der Kurven 20b und 21b gegeneinander erkennen läßt, die mit geringeren Lüfterdrehzahlen, nämlich mit einer Frequenz von nur 50 Hz aufgezeichnet wurden. Der erfindungsgemäße Effekt tritt daher besonders bei hochtourigen Lüftern,

insbesondere bei Gleichstromlüftern mit einer Drehzahl über 3000 U/min stark in Erscheinung. Gerade solche Lüfter sind aber auch besonders geeignet zur Kühlung und Belüftung eläctrischer und elektronischer Geräte, wie das eingangs ausgeführt wurde.

- /O-Leerseite

Claims

DR.- ING. H. H. WILHELM - DIPL.-ING. H. DAUSTER D-7000 STUTTGART 1 · GYMNASIUMSTRASSE 31B- TELEFON (07 11) 291133/29 28

Anmelder: Stuttgart, den 23. Juli 1982

D 6366 Papst-Motoren KG Dr.W/Wu

St. Georgen ~

Ansprüche

Axialventilator, insbesondere Kleinlüfter axialer Kompaktheit, mit einem das Ventilatorrad umschließenden Gehäusemantel, dessen Innenkontur im Bereich der axialen Idittelebene zylindrisch ausgebildet und zur Abblasseite sowie zur Ansaugseite hin unter Bildung von Eckbereichen in ein polygonales, insbesondere quadratisches, den Durchmesser des Ventillatorrades umschreibendes Profil erweitert ist und mit einem zentralen koaxialen Kern, der vom Antriebsmotor, der Nabe des Lüfterrades und dem Halterungsflansch. für den Antriebsmotor gebildet wird, wobei dieser Kern eine an der zur Stirnseite der Ansaugseite hin konisch sich verjüngende Ringfläche besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der konischen Ringfläche mindestens 1/3 der Länge der Nabe beträgt und daß der Gehäusemantel (2) in den Eckbereichen (6) bezüglich der Axialmittelebene (A) asymmetrisch und von der Axialmittelebene (A) weg zur Ansaugseite (9) hin über einen größeren Abstand (a₂) als zur Abblasseite hin zylindrisch (Bereich 5, 5a, 5b) ausgebildet ist.
2. Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a₂) mindestens dem halben Abstand (a ) zwischen der Axialmittelebene (A) und der Ansaugseite (9) beträgt.

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\) L· i- I V
3. Axialventxlator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren, zur Ansaugseite (9) hin weisenden Randbereich der Gehäusemantel (2) von seinem zylindrischen Bereich (5) in eine umlaufende Einlaufrundung (18) übergeht.
4. Axialventilator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (R) der Einlaufrundung (18) größer/gleich 1/3 des Abstandes (ä..) zwischen der Axialmittelebene (A) und der Ansaugseite (9) vorgesehen ist.
5. Axialventilator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Bereich (5b) des Gehäusemantels (2)'in den Eckbereichen (6) zur Ansaugseite (9) hin in einer Abschrägung (24) übergeht.
6. Axialventilator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (2) über den gesamten Abstand (a„) zwischen Axialmittelebene (A) und Ansaugseite (9) zylindrisch (5a) ausgebildet ist.