DE3709317C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaufelblatt für einen Ventilator mit einer Aufrauhung an dessen Saugseite, wie er zur Luftkühlung von Kraftfahrzeugmotoren und anderen Einrichtungen zu Kühl- oder anderen Zwecken verwendet wird, und das beispielsweise aus Kunststoff oder Metall besteht.

Es sind Ventilatoren bekannt, die eine Nabe mit einer äußeren Umfangsfläche und einer Anzahl von Blättern aufweisen, die sich radial von der äußeren Umfangsfläche der Nabe nach außen erstrecken. Jedes Blatt besitzt eine Anzahl von Öffnungen, die sich zwischen seiner Längsmittellinie und seiner hinteren Kante durch die Blätter erstrecken. Die Öffnungen ermöglichen es der Luft hindurchzuströmen, wodurch die Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite der Blätter reduziert wird, um so eine wesentliche Trennung der Grenzschichtströmung entlang der Saugseitenoberfläche der Blätter zu vermeiden, da diese Trennung geräuscherzeugend wirkt. Andere Ventilatorblätter weisen eine Anzahl von Einschnitten entlang seiner hinteren Kante auf. Die Einschnitte verhindern die Bildung einer Turbulenz- bzw. Luftströmung an der hinteren Kante und reduzieren dadurch die Geräuschentwicklung.

In der GB-PS 5 80 806 ist ein Ventilatorflügel gezeigt, der über die gesamte Fläche seiner Saugseite mit einer Aufrauhung versehen ist, die eine größere Verwirbelung der Luftströmung über die gesamte Blattfläche verhindern soll. Das gleiche trifft auf den Ventilatorflügel gemäß der GB-PS 7 50 305 zu, wobei Rillen und Nuten vorgesehen sind, die sich über die gesamte Breite des Ventilatorflügels radial von seinem inneren Ende zum äußeren Ende hin erstrecken.

Diese Ventilatoren erzeugen während des Betriebs ein Geräusch, das wesentlich durch die Lufttrennung, die strömende Luft und die auftreffende Luft erzeugt wird. Das Geräusch der sich trennenden Luft erfolgt infolge der turbulenten Luftströmung, die durch die Lufttrennung in einer Grenzschicht von der Blattoberfläche erzeugt wird, wie im folgenden beschrieben ist. Entlang der Fläche jedes Blattes existieren zwei Strömungen auf der Saugseite, d.h. eine äußere Luftströmung mit hoher Geschwindigkeit, die im wesentlichen konstant ist und eine innere Strömung (Grenzschicht), die die Blattoberfläche berührt und eine geringe Geschwindigkeit und eine geringe kinetische Energie infolge der Viskosität der Luft aufweist. Die Dicke der Grenzschicht nimmt mit einer Erhöhung der Luftgeschwindigkeit und zum hinteren Ende des Blattes zu und wird eventuell von der Blattoberfläche getrennt, um Wirbel zu bilden.

Keiner der bekannten Ventilatoren ist im Hinblick auf die Geräuschreduzierung, einschließlich des Geräusches der sich trennenden Luft, sehr effektiv. Darüber hinaus reduzieren die Öffnungen, Einschnitte, Nuten und Rillen die Wirksamkeit des Ventilators und die mechanische Festigkeit des Blattes an sich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Blätter für einen Schraubenventilator zu schaffen, der in wirksamer Weise die Nachteile der bekannten Ventilatoren vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Es wurde gefunden, daß, wenn zumindest ein Teil der Saugseitenoberfläche der Blätter aufgerauht wird, die Luft in der Grenzschicht in Bewegung versetzt wird, so daß ein fein aufgeteilter Luftwirbelstrom entsteht, der sich mit der äußeren Schicht vermischt, so daß der Grenzschicht eine wesentliche kinetische Energie vermittelt wird. Dadurch wird die Dicke der Grenzschicht reduziert und die Trennung verhindert oder zumindest verzögert.

Der Grad der Bewegung der Grenzschicht durch die aufgerauhte Oberfläche hängt von der Dichte und Tiefe der Vertiefungen, die die aufgerauhte Oberfläche bilden, und der Luftgeschwindigkeit ab. Die Luftgeschwindigkeit an jedem bestimmten Punkt jedes sich drehenden Blattes ist proportional zur radialen Entfernung von der Ventilatorachse zum radial äußeren Ende des Blattes hin, die Luft weist eine höhere Geschwindigkeit auf und die Grenzschicht wird stärker bewegt, um die fein geteilte Wirbelströmung, die sich in die äußere Schicht bewegt, zu verstärken. Wenn daher jedes Blatt zumindest teilweise auf der Saugseite eine aufgerauhte Fläche aufweist oder bei einer aufgerauhten Fläche die Vertiefungen eine Dichte oder eine Tiefe aufweisen, die vom radial äußeren Ende des Blattes zum radial inneren Ende hin zunimmt, ist es möglich, eine große Luftwirbelströmung infolge der Lufttrennung an der Saugseitenoberfläche des Blattes zu verhindern und dadurch die Geräuschentwicklung des Ventilators zu verringern, ohne die Luftversorgungsleistung des Ventilators oder die mechanische Festigkeit des Blattes an sich zu verringern.

Erfindungsgemäß wird ein Schaufelblatt für einen Ventilator vorgeschlagen, der ein Teil aufweist, das mit einem rotierenden Körper verbunden ist und eine äußere periphere Fläche aufweist sowie eine Anzahl von Blättern, die sich von der äußeren peripheren Fläche radial nach außen erstrecken, wobei jedes Blatt auf der Saugseite zumindest teilweise mit einer aufgerauhten Oberfläche versehen ist.

Vorzugsweise nimmt die Rauhigkeit der Oberfläche vom radial äußeren Ende des Blattes zum radial inneren Ende hin zu. Die aufgerauhte Fläche kann mit Nuten bzw. Rillen versehen oder aber satiniert sein oder aus einer Kombination aus beiden bestehen. Unter Satinierung ist dabei eine Aufrauhung der Oberfläche, beispielsweise durch Sandstrahlen oder durch Schmirgelpapierbehandlung zu verstehen.

Die Erfindung wird am Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise Vorderansicht eines Schaufelventilators;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Ausführung ähnlich Fig. 1 einer dritten Ausführung der Erfindung;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 3;

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1 einer vierten Ausführungsform der Erfindung und,;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 5.

Die in den Fig. 1-6 dargestellten Ventilatoren weisen jeweils eine ringförmige Nabe 1 mit einer äußeren Umfangsfläche und einer Befestigungswand 1′ auf, mit der sie an einem (nicht dargestellten) rotierenden Körper befestigt ist, sowie eine Anzahl von Blättern 2, die sich von der äußeren Umfangsfläche der Nabe 1 radial nach außen erstrecken. Der Ventilator kann beispielsweise aus einem synthetischen Kunststoff oder einem weichen Metall wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Jedes Blatt weist eine fein aufgerauhte Oberfläche 4 auf, die seine Fläche 3 auf der Saugseite in den Fig. 1 oder 3 vollständig oder in den Fig. 2 oder 4 teilweise bedeckt. Wenn die Oberfläche 4 nur teilweise aufgerauht ist, kann dies beispielsweise an der vorderen, der hinteren oder radial äußeren Kante des Blattes 2 sein oder entlang eines sich längserstreckenden mittleren Teiles. Die aufgerauhte Oberfläche 4 kann durch eine Vielzahl feiner Nuten oder Rillen 5 gebildet sein, wie in Fig. 1 oder 3 dargestellt, oder von einer satinierten Oberfläche 5, wie in den Fig. 2 oder 5 dargestellt. Die Nuten bzw. Rillen können sich parallel zueinander erstrecken oder einander schneiden bzw. eine andere Art von Netzwerk oder ein unregelmäßiges Muster bilden.

Die aufgerauhte Oberfläche 4 der Blätter weist vorzugsweise eine Rauhtiefe von etwa 5 bis 300 µm auf und kann, gemäß Fig. 2 und 5, durch Reiben mittels Sandpapier oder einer Drahtbürste gegen die Fläche 3 des gegossenen Blattes 2 hergestellt werden. Alternativ kann die Gießform eine feine Rillen bzw. Nuten aufweisende innere Fläche haben. Die Fig. 2 und 5 zeigen eine aufgerauhte Oberfläche 4, die mittels Sandstrahlen der Fläche 3 des gegossenen Blattes 2 hergestellt ist oder durch Verwendung einer Gießform mit einer fein satinierten inneren Fläche. Natürlich ist es auch möglich, eine kombinierte geriefte oder gerillte oder satinierte Blattoberfläche zu verwenden.

Jedes der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Blätter 2 ist ähnlich den Blättern, wie sie in den Fig. 3-6 gezeigt sind, unterscheidet sich jedoch von diesen dadurch, daß die Dichte der aufgerauhten Fläche 4′ vom radial äußeren Ende des Blattes 2 zu seinem radialen inneren Ende hin graduell zunimmt.

Jedes der in den Fig. 3-6 dargestellten Blätter 2 ist ähnlich den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Blättern, unterscheidet sich jedoch von diesen dadurch, daß die Tiefe der die aufgerauhte Fläche 4′′ bildenden Vertiefungen (d.h. die Aufrauhung) graduell vom radial äußeren Ende des Blattes zu seinem radial inneren Ende hin zunimmt.

Ein in allen Figuren eingezeichneter Pfeil zeigt die Drehrichtung des Schaufelventilators an.

Die aufgerauhte Fläche 4, 4′ oder 4′′ dient dazu, die Luft in der Grenzschicht entlang der Fläche 3 jedes Blattes in Bewegung zu versetzen und dadurch eine Vermischung mit relativ hoher kinetischer Energie mit der äußeren Schicht zu erreichen. Daher ist es möglich, einen großen Luftwirbelstrom fein abzugrenzen, der sich sonst aus der Trennung der Luft von der Blattoberfläche 3 ergeben würde und eine große Menge kinetischer Energie in die Grenzschicht einzubringen, und so deren Dicke zu reduzieren, so daß die Lufttrennung von der Blattoberfläche verhindert oder zumindest verzögert werden kann.

Das Ausmaß, in dem die Grenzschicht durch die aufgerauhte Oberfläche in Bewegung gesetzt wird, hängt von der Dichte oder Tiefe der Vertiefungen, welche die aufgerauhte Oberfläche bilden, und von der in der Grenzschicht strömenden Luftgeschwindigkeit ab. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft an jedem Punkt des Blattes ist proportional zur radialen Entfernung vom Mittelpunkt des Ventilators. Wenn der Punkt das radial äußere Ende des Blattes erreicht, weist die Luft eine höhere Geschwindigkeit auf und die Grenzschicht wird stärker bewegt, um einen fein strukturierten Luftwirbelstrom zu bilden, der sich in die äußere Schicht hineinbewegt. Wenn daher die aufgerauhte Oberfläche eine Dichte oder Tiefe aufweist, die vom radial äußeren Ende jedes Blattes zu seinem inneren Ende hin zunimmt, wird eine höhere Reduzierung des Geräusches des Ventilators erzielt, da jeder große Luftwirbelstrom, der sich aus der Lufttrennung von der Blattoberfläche ergibt, vermindert oder fein aufgeteilt werden kann. Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sehr nützliche Blätter für die Schraubenventilatoren geschaffen werden, die leicht herzustellen sind und keiner wesentlichen Konstruktionsänderungen bedürfen und wobei keine Verringerung der Leistung des Ventilators oder der mechanischen Festigkeit der Blätter an sich erfolgt.

Claims (2)

1. Schaufelblatt für einen Ventilator mit einer Aufrauhung an dessen Saugseite, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhte Oberfläche der Saugseite aus einer Kombination aus Rillen bzw. Nuten (5) und einer Satinierung besteht, wobei die Rauhigkeit vom radial äußeren Ende des Blattes (2) zum radial inneren Ende hin graduell zunimmt.

2. Schaufelblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eine Rauhigkeit im Bereich von 5 bis 300 µm aufweist.