DE3326651A1 - Querstromluefter - Google Patents

Description

R. Hopfensperger 10

Querst romlüfter

Die Erfindung betrifft einen als Klein- oder K LeinstLüfter ausgebildeten Querstromlüfter, bestehend aus einer Lüfterwalze mit parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufelkanten, einem die Lüfterwalze teilweise umfassenden Leitblech, einem ein- oder mehrteiligen Wirbelbildner und die Lüfterwalzenenden ganz oder teilweise umschließenden Seitenteilen.

Als Klein- oder K Ieinstlüfter werden solche Querstromlüfter bezeichnet, deren Lüfterwalze einen Durchmesser von beispielsweise 40 mm aufweist.

Derartige Querstromlüfter sind als Massenprodukte bekannt und werden in großer Zahl beispielsweise in Haushaltsgeräten, Heizlüftern, Klimageräten, Konvektoren, Kopiergeraten, Projektoren, Einschüben elektrischer und elektronischer Geräte und dgl. verwendet. Der große Anwendungsumfang läßt auch erkennen, daß sich derartige Lüfter in der Praxis bewährt haben.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Querstromlüfter mit ebener Durchströmung, welche bestimmte Außen-

ZT/P2-Bö/Gn

21.07.1983 - 5 -

R. Hopfensperger 10

abmessungen nicht überschreiten sollen. In der Regel Liegen die maximalen Außenabmessungen (Bauhöhe χ Bautiefe) beispielsweise bei 60x60 mm. Derartige Querstromlüfter werden wegen der zunehmend kompakten Bauweise der vorstehend aufgeführten Geräte, wie Kopiegeräten, benötigt. Bei diesen Querstromlüftern mit geringen Außenabmessungen, deren Lüfterwalzen auch entsprechend geringe Durchmesser besitzen, ist es schwierig, die dem Lüfterwalzendurchmesser entsprechende Luftleistung zu erzielen. Lüfterwalzen mit einem derart geringen Durchmesser arbeiten naturgemäß bei geringen Re-Zahlen (Reynolds'sche Zahlen), welche einen bestimmten Strömungszustand kennzeichnen.

Nun wäre es zwar möglich, die Re-ZahLen des Querstromlüfters durch die Erhöhung der DrehzahL, mit welcher die Lüfterwalze angetrieben wird, zu erhöhen. Eine solche Maßnahme hätte jedoch eine erhebliche Erhöhung der Geräuscherzeugung und -abstrahlung zur Folge, so daß eine solche Lösung nicht brauchbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen als Klein- oder K LeinstLüfter ausgebildeten Querstromlüfter, insbesondere einen Querstromlüfter mit ebener Durchströmung, zu schaffen, der vorzugsweise im Freistrahlbetrieb oder bei geringer DrosseLung einen hohen Volumenstrom liefert und dessen Geräuschentwicklung gleichzeitig sehr gering ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das LeitbLech, ausgehend vom Punkt der größten Annäherung an die Lüfterwalze, sich sowohl in Richtung zur Ansaugseite als auch zur Ausblasseite stetig von der Lüfterwalze entfernt und am ansaugsei ti gen Gehäuserand in einem

— 6 —

R. Hopfensperger 10

abgebogenen LeitbLechende ausläuft, und der Wirbelbildner aus drei Schenkeln besteht, welche in folgender Weise angeordnet sind:

a) der saugseitige Schenkel, der sich vom Punkt seiner

größten Annäherung stetig von der Lüfterwalze entfernt, ist derart angeordnet, daß eine gedachte drucksei ti ge, die Lüfterwalze tangierende Verlängerung desselben und die Verbindungslinie zwischen Lüfterwalzenmittelpunkt und Punkt größter Annäherung einen Winkel (γ) einschließen,

b) der mittlere Schenkel entfernt sich stetig vom Punkt seiner größten Annäherung an die Lüfterwalze und schließt mit der Tangente durch diesen Punkt einen spitzen Winkel (6) ein,

c) der druckseitige Schenkel verläuft bogenförmig oder mehrfach abknickend zum Gehäuserand und schließt mit der Tangente einen spitzen Winkel (ε) ein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 enthalten. Erläuterungen und Ausführungsbeispie Ie der Erfindung enthält die nachstehende Beschreibung der Figuren 1 bis 10. Es zeigen:

Fig. 1 die Kontur eines Querst rom Lüfters für ebene (0°-) Durchst römung,

Fig. 2 die Kontur eines Querst rom lüfte rs für rechtwinklige (90 -)Durchströrnung,

NACHeEREICHTI - 7 -

R. Hopfensperger 10

Fig. 3 die Kontur eines bekannten Querstromlüfters für ebene Durchst r.ömung,

Fig. 4 die Kontur des erfindungsgemäßen QuerstromLüfte rs für-den Betrieb ohne RezirkuLation,

Fig. 5 die Kontur einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Querstrom Lüfte rs für den Betrieb mit Rezi rkuL ati on,

Fig. 6 .eine' andere Ausf ührungsf orm des Querst romLüf ters gemäß Fig. 5,

Fig. 7 die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Querstromlüfters mit Rezirkulation

Fig. 8 die Druck-VoLumen strom-Kennlinien von Querstrom-Lüftern gemäß Fig. 3 und 4,

Fig. 9 die Darstellung des bewerteten Schal Ldruckpegels L(A) in verschiedenen Betriebspunkten.bei den Querstromlüftern gemäß Fig. 3 und Fig. 4 und

Fig. 10 die Darstellung des maximalen Terzpegels L max in

verschiedenen Betriebspunkten bei den Querstrom-Lüftern gemäß Fig. 3 und Fig. 4.

Die Figuren 1 und 2 verdeutlichen den Unterschied zwischen einem Querstromlüfter mit ebener (0 -)Durchströmung (Fig. 1) und einem solchen mit rechtwinkliger (90 -) Durchströmung. Bei einem Querstromlüfter mit ebener Durchströmung liegen Ansaugrichtung 7 und Ausblasrich-

R. Hopfensperger 10

tung 8 auf einer Geraden. Demgegenüber Liegen bei einem Querstromlüfter mit rechtwinkLiger (90 -)Durchströmung Ansaugrichtung 7 und AusbLasrichtung 8 etwa im rechten WinkeL zueinander. Von einer gemischten Durchströmung könnte man sprechen, wenn Ansaug- und Ausblasrichtung etwa in einem WinkeL von 45° zueinander Liegen.

GenereLl gilt, daß es bei den erwähnten geringen Außenabmessungen des Querstromlüfters und dem kleinen Lüfterwalzendurchmesser, weLcher kleine Re-Zahlen zur Folge hat, bei vertretbarer Gera uschabstrahLung sehr schwierig ist, mit einem Querstromlüfter mit ebener Durchströmung ein Druckmaximum zu erzeugen, welches mit dem eines Querstromlüfters mit 90°-Durchströmung qualitativ vergleichbar ist. Beim Querstromlüfter mit O°-Durchströmung hat das seine Ursache in dem sehr geringen Druckraum, in dem die Umwandlung der kinetischen Strömungsenergie in Druckenergie stattfindet.

Fig. 3 zeigt die Konfiguration eines bekannten Querstromlüfters der anmeldungsgemäßen Kategorie, wie er von der Firma Toshiba vertrieben wird. Dieser bekannte Querstrom-Lüfter besitzt Außenabmessungen von etwa 60x65 mm, wie dies an dem Seitenteil 9 zu erkennen ist. Bei dem bekannten Querstromlüfter verläuft das Leitblech 1 saugseitig nahezu in gLeichbleiben dem Abstand zur Lüfter- walze 3, während der druckseitige Teil des Leitbleches als Gerade ausläuft. Der WirbeIbiLdner 5 ist beim bekannten Querstromlüfter praktisch zweiteilig ausgebildet, wobei ein Teil als Gerade im nahezu gleichbleibenden Abstand zum Lüfterwa lzenumfang ausgebildet ist und das andere Teil als Gerade zum Gehäuserand verläuft.

R. Hopfensperger 10

Fig. 4 zeigt im Vergleich dazu die Konfiguration des erfindungsgemäßen Querstromlüfters, dessen Außenabmessungen etwas geringer als die des bekannten Querstromlüfters sind, und etwa 60x60 mm betragen. Das Leitblech 1 ist schalenartig ausgebildet und weist bei 2 den Punkt der größten Annäherung an die LüfterwaLzenoberflache auf. Das saugseitige Ende des Leitbleches ist in der Weise abgebogen, daß sich das Leitblech pro Längeneinheit sehr viel stärker von der LüfterwalzenoberfLache entfernt als auf seiner übrigen Länge.

Der Wirbelbildner 5 besteht aus drei Schenkeln. Der Schenkel 10 ist eine Gerade, welche am Punkt 4 der größten Annäherung des WirbeLbiIdners 5 an die Lüfterwalzenoberfläche in den Schenkel 11 übergeht. Die ge- dachte Verlängerung des Schenkels 10 schließt mit der Geraden zwischen dem Lüfterwalzenmittelpunkt und Punkt den Winkel γ ein. Der Schenkel 11 ist ebenfalls eine Gerade. Diese Gerade schließt mit der Tangente im Punkt an die Lüfterwalzenoberfläche den Winkel δ ein. Der Wir belbildner 5 knickt am übergang zwischen Schenkel 11 und Schenkel 12 nach oben ab und verläuft entweder bogen- oder mehrfach abknickend auf den druckseitigen Gehäuserand zu. Die Tangente an den Schenkel 12 im Bereich des Übergangs von Schenkel 11 zu Schenkel 12 schließt mit der Tangente durch Punkt 4 den Winkel ε ein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind in etwa folgende Dimensionen vorhanden: Der Schenkel 10 besitzt eine Länge von etwa 0,35 χ Lüfterwalzendurchmesser d. Die Länge von Schenkel 11 beträgt etwa 0,25 χ d und die Länge von Schenkel 12 etwa 0,3 χ d. Der Abstand zwischen Wirbelbildner 5 und Lüfterwalze im Punkt 4 beträgt etwa 0,06 d.

R. Hopfensperger 10

Bei dem in Fig. 4 gezeigten AusfuhrungsbeispieL handelt es sich um einen Querstromlüfter, der ohne RezirkuLation arbeitet. Der neue Querst rom Lüfter kann aber auch derart ausgebildet sein, daß er einen Betrieb mit Rezirkulation gestattet. Eine soLche Ausführungs form ist in Fig. 5 gezeigt. Die Konfiguration des QuerstromLüfters gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von dem Querstromlüfter gemäß Fig. 4 dadurch, daß der Schenkel 11 nicht mehr als Gerade, sondern als Ausbuchtung oder Wölbung 13 geformt ist.

Eine andere Ausführungsform für einen Querstromlüfter mit RezirkuLation ist in Fig. 6 verdeutlicht. Bei dieser ist die Gestalt des Schenkels 11 gegenüber dem Querstromlüfter gemäß Fig. 4 unverändert. Jedoch sind die Schenkel 10 und 12 mit öffnungen 14 versehen, welche - wie durch die Pfeile angedeutet - eine teilweise Rückströmung von der Druck- zur Saugseite gestatten.

Eine weitere Ausführungs form für einen Querstromlüfter mit Rezirkulation ist in Fig. 7 gezeigt. Diese Lösung besteht in der endseitigen Verkürzung des Wirbe IbiLdners 5, d.h. dessen Schenkel 10 und 12, so daß auch auf diese Weise - wie ebenfalls durch Pfeile angedeutet - eine teilweise Rückströmung von der Druck- zur Saugseite entstehen kann. Alle die in den Figuren 5 bis 7 erläuterten Maßnahmen sollen sich über die gesamte Länge des Wirbelbildners erstrecken.

Fig. 8 zeigt anhand der Druck-Volumenstrom-KennLinien den Vergleich zwischen dem bekannten Querstromlüfter gemäß

R. Hopfensperger 10

Fig. 3 (Kennlinie 15) und dem neuen QuerstromLüfter gemäß Fig. 4 (Kennlinie 16). Aus diesem Vergleich wird deutlich, daß der neue Querstromlüfter - obwohl er noch geringere Außenabmessungen als der bekannte Querstromlüfter aufweist - insbesondere im Frei st rah Iberei ch und

bei geringer bis mittlerer Drosselung, ein höheres För-. dervolumen aufweist.

Besonders deutlich ist jedoch die Verbesserung des Geräuschverhaltens beim neuen gegenüber dem bekannten Querstromlüfter, wie dies die Darstellungen in Fig.9 und Fig. 10 verdeutlichen. In diesen Figuren sind ebenso wie in Fig. 8 die Schalldruck-Pegelwerte des bekannten Querstromlüfters strichliert und die des erfindungsgemäßen Querstromlüfters ausgezogen miteinander verbunden gezei chnet.

R. Hopfensperger

BezugszeichenListe

1 Leitblech

2 Punkt größter Annäherung

3 LüfterwaLze

4 Punkt größter Annäherung

5 Wi rbe LbiLdne r

6 Tangente

7 Ansaugrichtung

8 AusbLasrichtung

9 Seitentei L 10)

11) Schenkel 12) Ausbuchtung öffnung

₁₅ν Kenn linie

- 13 -

'Ah-

- Leerseite -

Claims (9)

1. Standard Elektrik Lorenz
   Aktiengesellschaft
   Stuttgart

   R. Hopfensperger 10

   Ansprüche

   Als Klein- oder KLeinstlüfter ausgebildeter Querstromlüfter, bestehend aus einer Lüfterwalze mit parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufelkanten, einem die Lüfterwalze teilweise umfassenden Leitblech, einem ein- oder mehrteiligen Wirbelbildner und die Lüfterwalzenenden ganz oder teilweise umschließenden Seitenteilen, dadurch gekennzei chnet, daß das Leitblech, ausgehend vom Punkt der größten Annäherung an die Lüfterwalze, sich sowohl in Richtung zur Ansaugseite als auch zur Ausblasseite stetig von der Lüfterwalze entfernt und am ansaugseitigen Gehäuserand in einem abgebogenen Leitblechende ausläuft, und der Wirbelbildner aus drei Schenkeln besteht, welche in folgender Weise angeordnet sind:

   a) der saugseitige S.chenkel, der sich vom Punkt seiner größten Annäherung stetig von der Lüfterwalze entfernt, ist derart angeordnet, daß eine gedachte druckseitige, die Lüfterwalze tangierende Verlän-2Q gerung desselben und die Verbindungslinie zwischen Lüfterwalzenmittelpunkt und Punkt größter Annäherung einen Winkel (γ) einschließen,

   2T/P2-Bö/6n

   21.07.1983 - 2 -

   R. Hopfensperger 10

   b) der mittlere Schenkel entfernt sich stetig vom Punkt seiner größten Annäherung an die Lüfterwalze und schließt mit der Tangente durch diesen Punkt einen spitzen Winkel (δ) ein,

   c) der druckseitige Schenkel verläuft bogenförmig oder mehrfach abknickend zum Gehäuserand und schließt mit der Tangente einen spitzen Winkel (ε) ein.
2. 2. Querstromlüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tangente an das abgebogene Leitblechende und eine Gerade durch den Lüfterwalzenmittelpunkt einen spitzen Winkel (α) einschließen.
3. 3. Querstromlüfter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Schenkel des Wirbelbildners mit einer Ausbuchtung versehen ist.
4. 4. Querstromlüfter nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der saugseitige und der druckseitige Schenkel des Wirbelbildners mit Durchbrüchen versehen sind.
5. 5. Querstromlüfter nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der saugseitige und der druckseitige Schenkel des Wirbelbildners kurzer ausgebildet sind.
6. 6. Querstromlüfter nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der

   Winkel α zwischen -50° und +70° liegt.

   R. Hopfensperger 10
7. 7. QuerstromLüfter nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel γ zwischen 20° und 100° Liegt.
8. 8. QuerstromLüfter nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel δ zwischen 0° und 30° liegt.
9. 9. QuerstromLüfter nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel ε zwischen 20° und 120° Liegt.