DE3716718A1

DE3716718A1 - Blaetter fuer niedriggeschwindigkeits-propellerventilatoren

Info

Publication number: DE3716718A1
Application number: DE19873716718
Authority: DE
Inventors: Kazunori Takigawa
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1986-05-19
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1987-11-26
Also published as: US4859150A; KR870011388A; KR900007252B1

Description

Die Erfindung betrifft Blätter für Niedriggeschwindigkeits-Propellerventilatoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Propellerventilatoren werden mit relativ geringer Geschwindigkeit zur Kühlluftversorgung von Kraftfahrzeugmotoren oder anderen Kühleinrichtungen oder zu anderen Zwecken betrieben und bestehen beispielsweise aus einem synthetischen Harz oder Metall.

Ein bekannter Propellerventilator ist beispielsweise in den Fig. 6 und 7 teilweise dargestellt. Beide Ventilatoren weisen eine Anzahl von Blättern 12 auf, die sich von der äußeren Umfangsfläche einer ringförmigen Nabe 11 nach außen erstrecken. Jedes Blatt 12 des in Fig. 6 dargestellten Ventilators weist eine Anzahl durchgehender Öffnungen 14 auf, die zwischen seinem in Längsrichtung gesehen mittleren Teil und seiner hinteren Kante 13 ausgebildet sind. Die Durchgänge 14 ermöglichen ein Durchströmen der Luft und dadurch eine Reduzierung der Druckdifferenz zwischen der Saug- und der Druckseite jedes Blattes, um die Lufttrennung in der Grenzschicht von der Oberfläche des Blattes auf der Saugseite zu vermindern und dadurch die Geräuschentwicklung des Ventilators zu reduzieren. Jedes Blatt 12 des in Fig. 7 dargestellten Ventilators weist an seiner Hinterkante 13 eine Anzahl von Einschnitten 15 auf, die vorgesehen sind, um das Auftreten eines großen Wirbelstromes in der Nähe der hinteren Kante 15 zu verhindern und dadurch die Geräuschentwicklung des Ventilators zu reduzieren.

Der Propellerventilator erzeugt einen größeren Lärm, wenn er mit höherer Geschwindigkeit betrieben wird. Der Lärm wird hierbei hauptsächlich durch das Geräusch der sich trennenden Luft, dem Geräusch der strömenden Luft und dem Geräusch der abgelenkten Luft erzeugt. Das Geräusch der sich trennenden Luft ergibt sich aus dem Auftreten eines Luftwirbelstromes als Ergebnis der Trennung der Luft in der Grenzschicht von der Oberfläche jedes Blattes auf dessen Saugseite. Es existieren zwei Luftströmungen entlang der Oberfläche jedes Blattes auf der Saugseite, d.h. eine Luftströmung in einer äußeren Schicht, welche eine hohe im wesentlichen konstante Geschwindigkeit und eine große kinetische Energie aufweist und ein Luftstrom in einer inneren oder Grenzschicht, die die Blattoberfläche berührt und die infolge der Viskosität der Luft eine geringe Geschwindigkeit und eine geringe kinetische Energie aufweist. Die Grenzschicht weist eine Dicke auf, die mit der Luftgeschwindigkeit zunimmt. Die Grenzschicht wächst und vergrößert ihre Dicke zum hinteren Ende des Blattes hin, bis sie gegebenenfalls von der Blattoberfläche getrennt wird, um einen Luftwirbelstrom zu bilden.

Keine der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Blattkonfigurationen ist im Hinblick auf die Reduzierung der Geräuschentwicklung des Ventilators einschließlich des Geräusches der sich trennenden Luft sehr effektiv. Darüber hinaus verringert das Vorhandensein von Öffnungen oder Ausnehmungen die Luftlieferkapazität des Ventilators, wie auch die mechanische Festigkeit der Blätter an sich.

Der Erfinder hat herausgefunden, daß, wenn jedes Blatt eine fein gerauhte Oberfläche auf der Saugseite aufweist, es die Luft in der Grenzschicht, die nur eine geringe kinetische Energie aufweist, in Bewegung versetzen kann, wodurch ein feingeteilter Luftwirbelstrom erreicht wird, der sich mit der Luft in der äußeren Schicht, die eine große kinetische Energie aufweist, vermischt, um in die Grenzschicht eine große kinetische Energie einzubringen und dadurch deren Dicke zu verringern, so daß die Trennung der Grenzschicht von der Blattoberfläche verhindert oder zumindest verzögert werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Blätter für Niedriggeschwindigkeits-Propellerventilatoren zu schaffen, die die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik wirksam überwinden.

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

Bei einem Propellerventilator, der mit relativ geringer Drehgeschwindigkeit betrieben wird, weist die Luftgrenzschicht, die sich entlang der Oberfläche jedes Blattes auf der Saugseite erstreckt, eine so geringe Dicke auf, daß ihre kinetische Energie sich von der der Luft in der äußeren Schicht nicht wesentlich unterscheidet. Infolgedessen wird die Grenzschicht in der Nähe der Vorderkante nicht von der Blattoberfläche getrennt, wenn der Ventilator läuft; jedoch erfolgt eine Trennung im Bereich der hinteren Kante.

Erfindungsgemäß weist daher jedes Blatt auf der Saugseite eine zumindest teilweise aufgerauhte Oberfläche auf, wobei die Rauhdichte oder Rauhtiefe graduell von der vorderen Kante des Blattes zur hinteren Kante zunimmt. Der Ausdruck "vordere Kante" bedeutet hier die bei der Drehung voraneilende Kante des Blattes und mit "hintere Kante" ist infolgedessen die gegenüberliegende Kante bezeichnet. Die gerauhte Fläche kann das Auftreten eines großen Luftwirbelstromes minimieren, der sich sonst infolge der Trennung der Grenzschicht ergeben würde, und dadurch die Geräuschentwicklung des Ventilators reduzieren, ohne die Luftversorgungskapazität des Ventilators oder die mechanische Festigkeit der Blätter an sich wesentlich zu reduzieren.

Erfindungsgemäß ist ein Niedriggeschwindigkeits-Propellerventilator vorgesehen, der ein Teil aufweist, welches mit einem rotierenden Körper verbunden ist und eine Anzahl von Blättern, die sich von der äußeren Umfangsfläche des Teiles radial nach außen erstrecken, wobei jedes Blatt auf der Saugseite mit einer zumindest teilweise gerauhten Oberfläche versehen ist und wobei die Rauhigkeit der Oberfläche graduell von der Vorderkante zur Hinterkante des Blattes zunimmt. Die gerauhte Fläche kann von einer gerillten bzw. gerieften Fläche oder einer satinierten Fläche oder einer Kombination aus beiden gebildet sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Niedriggeschwindigkeits-Propellerventilators;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, wobei jedoch eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, mit einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 3A einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 3,

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4A einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 4;

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, wobei jedoch eine andere Ausführungsform dargestellt ist;

Fig. 6 eine teilweise Vorderansicht eines bekannten Propellerventilators; und

Fig. 7 eine Ansicht ähnlich der Fig. 6, wobei ein anderer Propellerventilator dargestellt ist.

Die in den Fig. 1-4 dargestellten erfindungsgemäßen Ventilatoren weisen eine ringförmige Nabe 1 auf, die eine Wand 1′ bildet, mit der sie an einem drehbaren Körper (nicht dargestellt) befestigt ist, sowie eine Anzahl von Blätter 2, die sich von der äußeren Umfangsfläche der Nabe 1 radial nach außen erstrecken. Der Ventilator kann beispielsweise aus synthetischem Harz oder weichem Metall, wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Jedes Blatt 2 weist auf der Saugseite eine Oberfläche 3 auf, die zumindest teilweise aufgerauht ist, um eine gerauhte Fläche 4 zu bilden. Die gerauhte Fläche 4 hat eine Rauhdichte, die graduell von der Vorderkante des Blattes zur hinteren Kante zunimmt, wie in Fig. 1 oder 2 dargestellt, oder eine Rauhtiefe, die entsprechend zunimmt, wie in den Fig. 3 und 3A oder 4 und 4A dargestellt ist. Die gerauhte Fläche kann durch eine Anzahl feiner Rillen bzw. Nuten 5 gebildet sein, wie in den Fig. 1 oder 3 dargestellt, oder durch eine satinierte Fläche 6, die in den Fig. 2 oder 4 gezeigt ist. Die Rillen 5 können sich parallel zueinander erstrecken oder in einem anderen im wesentlichen gleichmäßigen Muster, wie in den Fig. 1 oder 3 gezeigt ist, oder können alternativ ein unregelmäßiges Muster bilden oder einander schneiden, um ein Netzwerk zu bilden. Die gerauhte Fläche kann wahlweise auch durch eine Kombination von Rillen und einer satinierten, punktuelle Vertiefungen aufweisenden Fläche gebildet sein.

Der Pfeil in jeder der Fig. 1-4 zeigt die Drehrichtung des Ventilators. Daher ist die rechte Längskante des Blattes die vordere Kante.

Die vorstehenden Ausführungsbeispiele betreffen einen Propellerventilator mit einer ringförmigen Nabe 1, mit einer Befestigungswand 1′, zur Verbindung der ringförmigen Nabe mit einem drehbaren Körper und mit einer Vielzahl von Blättern 2, die integral mit der ringförmigen Nabe ausgebildet sind.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungen beschränkt. Der Propellerventilator kann beispielsweise, wie in Fig. 5 gezeigt, ein spinnen- oder sternförmiges Nabenteil 7 aufweisen, mit einer Befestigungswand 8 zur Befestigung des Nabenteils mit einem drehbaren Körper sowie eine Anzahl von Platten 2, die getrennt vom Nabenteil gebildet sind, wobei die Blätter mittels Nieten 9 oder dergl. mit dem Nabenteil verbunden sind. Falls die Blätter aus synthetischem Harz oder weichem Metall bestehen, können sie durch Gießen hergestellt sein, wobei ein Blatteinsatz eingegossen wird, der mit dem äußeren Umfang der sternförmigen Nabe mittels Nieten oder dergl. befestigt wird. Falls die Blätter aus einem harten Metall, beispielsweise Eisen bestehen, können sie mit einer aufgerauhten Oberfläche versehen sein, die durch einen Reibvorgang mittels Sandpapier oder einer Drahtbürste an der Oberfläche erzeugt wird, wobei die Oberfläche zuvor mit einem Anstrich versehen wurde oder einer Beschichtung mit einem aus feinen Partikeln bestehenden Material oder durch eine Sprühbehandlung der Oberfläche mit dem feinpartikligen Material, wobei die Oberfläche zuvor mit einem Haft- oder Klebemittel beschichtet wurde.

Die gerauhte Fläche 4 dient dazu, die Luft in der Grenzschicht in Bewegung zu setzen, um einen feingeteilten Luftwirbelstrom zu erzeugen, der wirksam mit der Luft in der äußeren Schicht gemischt werden kann, welcher eine größere kinetische Energie aufweist, um der Grenzschicht eine größere kinetische Energie zu vermitteln und ihre Dicke zu reduzieren, so daß die Trennung von der Blattoberfläche 3 verhindert oder zumindest verzögert werden kann. Da die Trennung der Grenzschicht im wesentichen in der Nähe der vorderen Kante des Blattes auftritt, wie zuvor beschrieben, weist die gerauhte Fläche 4 in der Nähe der hinteren Kante des Blattes eine größere Rauhdichte oder Rauhtiefe auf als im Bereich der vorderen Kante. Dadurch kann das Auftreten eines großen Luftwirbelstromes wirksam verhindert werden bzw. wird dieser Luftstrom fein geteilt, wodurch die Geräuschentwicklung des Ventilators wirksam reduziert wird.

Darüber hinaus werden durch die Erfindung Blätter für Propellerventilatoren geschaffen, die leicht herstellbar sind, ohne daß wesentliche Änderungen in der Blattkonstruktion erforderlich sind und ohne daß die Luftkapazität oder mechanische Festigkeit der Blätter verringert wird.

Claims

1. Niedriggeschwindigkeits-Propellerventilator mit einem Teil, welches mit einem drehbaren Körper verbunden ist und einer Anzahl von Blättern, die sich von der äußeren Umfangsfläche des Teiles radial nach außen erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Blätter (2) eine gerauhte Fläche (4) auf zumindest einem Teil seiner Saugseite aufweist, wobei die Rauhigkeit der gerauhten Fläche graduell von der vorderen Kante des Blattes (2), welche bei Drehung die voreilende Kante ist, zur hinteren Kante hin zunimmt.

2. Niedriggeschwindigkeits-Propellerventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gerauhte Fläche (4) eine Rauhdichte aufweist, die graduell von der vorderen Kante zur hinteren Kante zunimmt.

3. Niedriggeschwindigkeits-Propellerventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gerauhte Fläche (4) eine Rauhtiefe aufweist, die graduell von der Vorderkante zur Hinterkante zunimmt.

4. Niedriggeschwindigkeits-Propellerventilator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gerauhte Fläche aus feinen Rillen bzw. Riefen (5) gebildet ist.

5. Niedriggeschwindigkeits-Propellerventilator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gerauhte Fläche (4) eine satinierte Fläche (6) ist.

6. Niedriggeschwindigkeits-Propellerventilator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gerauhte Fläche eine Kombination aus Rillen und satinierter Oberfläche aufweist.