DE4020742A1

DE4020742A1 - IMPELLER FOR A FAN

Info

Publication number: DE4020742A1
Application number: DE19904020742
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Hauser
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-01-02
Also published as: ES2091263T3; EP0463385A3; EP0463385A2; EP0463385B1; DE59108065D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für einen Ventilator, ins besondere für einen halbaxial durchströmten Kühllüfter eines Kraftfahrzeugmotors mit einer mit Schaufeln versehenen Nabe.The invention relates to an impeller for a fan, ins especially for a semi-axial cooling fan Motor vehicle engine with a hub provided with blades.

Laufräder dieser Art sind bekannt (DE-PS 33 04 297). Sie be stehen aus mehreren, etwa radial zur Nabenachse auf deren Umfang angeordneten, in der Regel gekrümmten Schaufeln. Die Schaufeln sind dabei in Umfangsrichtung gegeneinander so auf Abstand gesetzt, daß sich ihre aus Gründen der Festigkeit in Umfangsrichtung relativ breit ausgebildeten Schaufelfüße nicht gegenseitig überlappen. Die Anzahl der Lüfterschaufeln ist dadurch beschränkt. Eine im Hinblick auf eine höhere Lüfter leistung gewählte Bauart mit mehr Schaufeln bringt bei der Herstellung den Nachteil mit sich, daß solche Laufräder, wenn sie aus Kunststoff einstückig hergestellt werden sollen, nur relativ aufwendig und unter Zuhilfenahme von Werkzeugen mit radialen Schiebern entformt werden können, weil die Anström kante einer Schaufel in Axialrichtung die Abströmkante der benachbarten Schaufel überdeckt.Impellers of this type are known (DE-PS 33 04 297). You be are made up of several, approximately radial to the hub axle on their Circumferential, usually curved blades. The Scoops are so against each other in the circumferential direction Set a distance that their for reasons of strength in Circumferential direction of relatively wide blade feet are not overlap each other. The number of fan blades is thereby limited. One in terms of a higher fan performance selected design with more blades brings with the Manufacturing has the disadvantage that such impellers when they are to be made of plastic in one piece, only relatively complex and with the help of tools radial slide valves can be demolded because of the inflow edge of a blade in the axial direction of the trailing edge of the adjacent shovel covered.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß möglichst viele Schaufeln angeordnet werden können, ohne daß die Herstellung zu aufwendig wird. The invention is therefore based on the object of an impeller type mentioned so that as many as possible Blades can be arranged without the production too becomes complex.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Laufrad der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das der Abströmseite zugeordnete Ende der Schaufelflächen im Nabenbereich - in Axialrichtung gesehen - zur Schaufelmitte hin verläuft. Benachbarte Lauf schaufeln können daher enger aneinander gesetzt werden. Der Schaufelfuß kann daher in dem Bereich, in dem eine Überdeckung mit dem Schaufelfuß einer benachbarten Schaufel stattfinden würde, in Axialrichtung gesehen, schmaler ausgebildet werden. Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 2 fehlt eine axiale Überdeckung benachbarter Schaufelkanten. Das neue Laufrad läßt sich daher in sehr einfacher Weise axial entformen, so daß zusätzliche radiale Schieberteile für das Herstellungswerkzeug nicht benötigt werden. Es wird daher in einfacher Weise eine einstückige Herstellung eines mit sehr eng benachbarten Schaufeln versehenen Laufrades möglich.To solve this problem, the impeller is the beginning mentioned type provided that that assigned to the downstream side End of the blade surfaces in the hub area - in the axial direction seen - runs towards the middle of the bucket. Adjacent run shovels can therefore be placed closer together. The Blade root can therefore be in the area where there is an overlap take place with the blade root of an adjacent blade would be made narrower, seen in the axial direction. In an embodiment according to claim 2, an axial is missing Coverage of adjacent blade edges. The new impeller leaves therefore axially demold in a very simple manner, so that additional radial slide parts for the production tool are not needed. It is therefore a simple one-piece manufacture of one with very closely adjacent Impeller equipped with blades possible.

Nach dem Anspruch 3 kann das mit der Abströmkante versehene Ende der Schaufeln im Nabenbereich aus der Schaufelfläche heraus in Axialrichtung abgebogen werden, so daß die gestreckte Länge der an der Nabe befestigten Schaufel zumindest gleich groß bleibt und die Stabilität am Schaufelfuß beibehalten oder sogar erhöht werden kann, ohne daß der Vorteil des axialen Entformens entfällt. Vorteilhaft kann nach Anspruch 4 die radiale Länge des zur Schaufelmitte hin verlaufenden Schaufel endes dem Totwasserbereich der Nabenabströmung etwa ent sprechen. Insbesondere die Kühllüfter für Kraftfahrzeugmotoren wirken halbaxial, und es entsteht an der Hinterkante der Schaufeln und der zylindrischen Nabe ein Totwasserbereich, in dem ohnehin die Schaufelwirkung nur minimal ist. Da das Schaufelende in diesen Bereich zur Schaufelmitte hin verläuft, werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung im Hinblick auf die Lüfterleistung und den Wirkungsgrad keine nennenswerten Nachteile eingehandelt.According to claim 3, the provided with the trailing edge End of the blades in the hub area from the blade surface be bent out in the axial direction so that the stretched Length of the blade attached to the hub is at least the same remains large and maintain the stability at the blade root or can even be increased without the benefit of axial Demolding is not necessary. Advantageously, according to claim 4 radial length of the blade running towards the center of the blade end of the dead water area of the hub outflow speak. In particular, the cooling fans for motor vehicle engines act semi-axially, and it arises at the rear edge of the Blades and the cylindrical hub a dead water area, in which anyway has a minimal bucket effect. Since that Blade end runs in this area towards the center of the blade, are with regard to the configuration according to the invention the fan performance and the efficiency are not significant Disadvantages traded.

Nach Anspruch 5 ist es vorteilhaft, in diesem Totwasserbereich zusätzlich mindestens eine Verstärkungsrippe am Schaufelfuß angreifen zu lassen, die ebenfalls die Strömung nicht beein flußt und dann, wenn sie nach Anspruch 6 axial angeordnet wird, auch weiterhin ein axiales Entformen des Schaufelrades ermög licht. Nach Anspruch 7 kann eine solche Verstärkungsrippe mit dem axial verlaufenden Schaufelende und ggf. auch noch mit weiteren axialen Verstärkungsrippen durch eine etwa an der Grenze des Totwasserbereiches verlaufende, von der Nabenvorder kante nach hinten schräg ansteigende Wand verbunden sein. Diese Ausgestaltung ergibt eine erhebliche Verstärkung des Schaufel fußes, ohne daß der Vorteil einer axialen Ausformung beeinflußt wird. Auch diese Verbindungswand muß zu diesem Zweck axial verlaufen.According to claim 5, it is advantageous in this dead water area additionally at least one reinforcing rib on the blade root to attack, which also does not affect the flow flows and when it is arranged axially according to claim 6, continue to allow an axial demolding of the impeller light. According to claim 7, such a reinforcing rib the axially extending blade end and possibly also with further axial reinforcing ribs by an approximately at the Boundary of the dead water area, from the front of the hub edge to the rear, sloping wall. These Design results in a significant reinforcement of the blade foot without affecting the advantage of an axial shape becomes. This connecting wall must also be axial for this purpose run.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbei spieles dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:The invention is in the drawing based on an exemplary embodiment game shown and is explained below. Show it:

Fig. 1 eine schematische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Laufrades in der Axialrichtung, Fig. 1 is a schematic partial view of an impeller according to the invention in the axial direction,

Fig. 2 die Teilansicht des Laufrades der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II, Fig. 2 is a partial view wheel of FIG. 1 in the direction of the arrow II,

Fig. 3 den Schnitt längs der Zylinderfläche III-III der Fig. 1, Fig. 3 is a section along the cylinder surface III-III of Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Strömungsverlaufes im Bereich der Nabe des Laufrades, Fig. 4 is a schematic representation of the flow path in the region of the hub of the impeller,

Fig. 5 eine Radialansicht einer Schaufel eines Laufrades in einer abgewandelten Ausführungsform und Fig. 5 is a radial view of a blade of an impeller in a modified embodiment and

Fig. 6 die Ansicht des Schaufelfußes der Schaufel der Fig. 5 in Axialrichtung gemäß dem Pfeil VI gesehen. Fig. 6 seen the view of the blade root of the blade of Fig. 5 in the axial direction according to arrow VI.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Laufrad für den Kühllüfter eines Kraftfahrzeugmotores schematisch und teilweise gezeigt, das aus einer zylindrischen Nabe (1) und aus mehreren am Umfang dieser Nabe angeordneten Lüfterschaufeln besteht, von denen nur zwei, die Lüfterschaufel (2) und die Lüfterschaufel (3), gezeigt sind. Diese Lüfterschaufeln besitzen, wie Fig. 1 zeigt, im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Vorder- und Hinterkanten (4, 4′ bzw. 5, 5′), damit ihre wirksame Schaufel fläche und der an der Nabe befestigte Schaufelfuß möglichst groß sind. Wie Fig. 2 erkennen läßt, würde sich daher die An strömkante (4′) der Lüfterschaufel (3) und die Abströmkante (5) der Lüfterschaufel (2) im Bereich des Nabenumfanges im schraf fiert angedeuteten Bereich (a) axial überlappen. Sollen daher solche Laufräder aus Kunststoff einstückig hergestellt werden, ist das nur mit Werkzeugen möglich, die radiale Schieber besitzen, damit das Laufrad in diesem Überlappungsbereich (a) entformt werden kann.In Figs. 1 to 3 an impeller for the cooling fan of a motor vehicle Motores is schematically and partially shown, is arranged from a cylindrical hub (1) and a plurality on the periphery of this hub fan blades, of which only two, the fan blade (2) and the fan blade ( 3 ) are shown. These fan blades have, as Fig. 1 shows, substantially parallel to each other leading and trailing edges ( 4 , 4 'and 5 , 5 '), so that their effective blade area and the blade root attached to the hub are as large as possible. As can be seen in FIG. 2, the leading edge ( 4 ') of the fan blade ( 3 ) and the trailing edge ( 5 ) of the fan blade ( 2 ) would therefore axially overlap in the area of the hub circumference in the area (a) indicated by hatching. If such plastic impellers are therefore to be produced in one piece, this is only possible with tools that have radial slides so that the impeller can be demolded in this overlap area (a).

Bei dem erfindungsgemäßen Laufrad gemäß den Fig. 1 bis 3 ist vorgesehen, daß das der Abströmseite zugeordnete Ende (5a) der Schaufelfläche (6) im Bereich des Umfanges der Nabe (1) zu der strichpunktiert angedeuteten Schaufelmitte (7) hin abgeknickt ist. Die Abströmkante endet daher an der auf dem Nabenumfang mit (15) bezeichneten Stelle. Der Überlappungsbereich (a) entfällt, und es wird in einfacher Weise möglich, ein solches Laufrad ausschließlich axial zu entformen. Die Herstellungswerk zeuge werden dadurch wesentlich einfacher und der Entformungs vorgang auch.In the inventive impeller according to FIGS. 1 to 3 is provided, that the associated the downstream end (5 a) is bent the blade surface (6) in the region of the circumference of the hub (1) to the dot-dash lines the blade center (7) down. The trailing edge therefore ends at the point labeled ( 15 ) on the hub circumference. The overlap area (a) is omitted, and it is easily possible to demold such an impeller only axially. The manufacturing tools are much easier and the demolding process.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Abknicken des der Abströmseite zugeordneten Endes der Schaufelfläche (6 bzw. 6′) dadurch erreicht worden, daß das mit der Abströmkante (5) ver sehene Ende der Schaufeln (2 bzw. 3) aus der Schaufelfläche (6, 6′) heraus im Nabenbereich in Axialrichtung abgebogen ist, so daß es, wie Fig. 3 zeigt, nicht zu einer axialen Überdeckung der Anströmkante (4′) der Laufschaufel (3) und der Abströmkante (5) der Laufschaufel (2) im Bereich des Nabenumfanges kommt. Natürlich wäre es möglich, aus der Schaufelfläche (6) im Nabenbereich einen Abschnitt herauszutrennen, der etwa dem Überlappungsbereich (a) entspricht, so daß auch dann die axiale Überdeckung vermieden ist. Ein solches Abtrennen aber führt, wie Fig. 1 ohne weiteres deutlich macht, zu einer Schwächung des Schaufelfußes, was durch das axiale Abknicken der Abström kante (5) gemäß Fig. 3 weitgehend vermieden werden kann. Die (gestreckte) Gesamtlänge des Schaufelfußes bleibt gegenüber herkömmlichen Bauarten zumindest gleich.In the exemplary embodiment shown, the kinking of the end of the blade surface ( 6 or 6 ') assigned to the downstream side has been achieved in that the end of the blades ( 2 or 3 ) seen with the trailing edge ( 5 ) ver from the blade surface ( 6 , 6 ') Is bent out in the hub area in the axial direction, so that it does not, as Fig. 3 shows, to an axial overlap of the leading edge ( 4 ') of the blade ( 3 ) and the trailing edge ( 5 ) of the blade ( 2 ) in the area of Comes hub circumference. Of course, it would be possible to separate a section from the blade surface ( 6 ) in the hub area which corresponds approximately to the overlap area (a), so that the axial overlap is then also avoided. Such separation, however, leads, as FIG. 1 makes clear without further ado, to a weakening of the blade root, which can be largely avoided by axially kinking the trailing edge ( 5 ) according to FIG. 3. The (elongated) overall length of the blade root remains at least the same compared to conventional designs.

Die Fig. 4 zeigt schematisch, daß Laufräder der geschilderten Gattung, die in der Regel hinter dem Motorkühler und vor dem Motorblock angeordnet sind, eine Halbaxialströmung erzeugen, deren Grenzfläche (9) etwa kegelartig verläuft. An der zylind rischen Nabe (1) ergibt sich aufgrund der Nabenablösung ein sich von der Anströmseite her nach hinten verbreiternder Totwasserbereich (8). Der in Axialrichtung gesehen zur Schaufelmitte hin gerichtete Verlauf des Endes (5a) der Ab strömkante (5) der Laufschaufeln (2 bzw. 3) wird nun so be messen, daß er die Grenzfläche (9) des Totwasserbereiches (8) nicht überschreitet. Ist dies der Fall, dann bewirkt das Abknicken der Abströmkante (5) auch keine nennenswerte Ver schlechterung des Lüfterwirkungsgrades oder der Lüfterleistung. Es wird auch möglich, wie dies in der Fig. 4 schematisch ange deutet ist, in diesem Totwasserbereich (8) und am Schaufelfuß noch zusätzliche Verstärkungsrippen (10) anzuordnen, ohne daß die Strömungsverhältnisse nennenswert beeinflußt werden. Fig. 4 shows schematically that impellers of the type described, which are usually arranged behind the engine cooler and in front of the engine block, produce a semi-axial flow, the interface ( 9 ) of which is approximately conical. On the cylindrical hub ( 1 ), due to the hub separation, there is a dead water area ( 8 ) widening from the upstream side towards the rear. The seen in the axial direction towards the center of the blade towards the end ( 5 a) from the trailing edge ( 5 ) of the blades ( 2 or 3 ) will now be measured so that it does not exceed the interface ( 9 ) of the dead water area ( 8 ). If this is the case, then the kinking of the trailing edge ( 5 ) does not cause any appreciable deterioration in the fan efficiency or fan performance. It is also possible, as indicated schematically in FIG. 4, to arrange additional reinforcing ribs ( 10 ) in this dead water area ( 8 ) and on the blade root without the flow conditions being significantly influenced.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Ab strömkante (5) der Laufschaufel (2′) in ähnlicher Weise im Be reich der Nabe (1) in Axialrichtung gesehen zur Schaufelmitte hin verläuft, wie das schon anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert worden ist. Die Ausgestaltung nach den Fig. 5 und 6 sieht allerdings kein axiales Abbiegen der Abströmkante (5) der Schaufel (2′) vor, sondern trennt aus der Schaufelfläche (6′), wie vorher erwähnt, lediglich den Bereich des Schaufelfußes ab, der sonst zu einer axialen Überlappung mit der benachbarten Laufschaufel (3′) geführt hätte. Um in diesem Fall die Schwächung des Schaufelfußes auszugleichen, sind mehrere axial verlaufende Verstärkungsrippen (11, 12 und 13) vorgesehen, die untereinander durch eine Wand (14) verbunden sind, die etwa von der Schaufelmitte (7) aus in den Abströmbereich herein und ebenfalls axial gerichtet verläuft und dabei die Grenzfläche (9) des Totwassers (8) nicht überschreitet. Diese Ausgestaltung ergibt einen äußerst stabilen Schaufelfuß. Sie erlaubt dennoch in einfacher Weise das axiale Entformen, was auch aus Fig. 6 sehr deutlich wird, und sie beeinflußt nicht die Lüfter leistung. Die Verstärkungsrippe (13) könnte natürlich auch mit einem abgebogenen Ende der Schaufel zusammenfallen, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist. FIGS. 5 and 6 show an embodiment in which the Ab strömkante (5) of the blade (2 ') in a similar manner in the loading of the hub (1) in the axial direction rich seen to the blade center runs out as the already with reference to FIGS. 1 to 3 has been explained. The design according to FIGS. 5 and 6, however, does not provide for an axial bending of the trailing edge ( 5 ) of the blade ( 2 '), but, as previously mentioned, only separates the area of the blade root from the blade surface ( 6 '), which otherwise would have led to an axial overlap with the adjacent rotor blade ( 3 '). In order to compensate for the weakening of the blade root in this case, a plurality of axially extending reinforcing ribs ( 11 , 12 and 13 ) are provided, which are connected to one another by a wall ( 14 ) which extends approximately from the center of the blade ( 7 ) into the outflow area and also runs axially directed and does not exceed the interface ( 9 ) of the dead water ( 8 ). This configuration results in an extremely stable blade root. It still allows axial demolding in a simple manner, which is also very clear from Fig. 6, and it does not affect the fan performance. The reinforcing rib ( 13 ) could of course also coincide with a bent end of the blade, as shown in FIG. 3.

Die Abströmkante (5) endet - wie bei der anderen Ausführung nach Fig. 1 bis 3 - bei dieser Ausführungsform an der Stelle (15) am Umfang der Nabe (1′). Das Ende (5a) der Abströmkante (5) beginnt dabei etwa an der Stelle (16), wo die zunächst noch etwa zur Anströmkante (4) parallele Abströmkante (5) zur Laufradmitte (7) hin in den zur Schaufelmitte hin verlaufenden Teil (5a) übergeht. Dies entspricht der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3.The trailing edge ( 5 ) ends - as in the other embodiment according to FIGS. 1 to 3 - in this embodiment at the point ( 15 ) on the circumference of the hub ( 1 '). The end ( 5 a) of the trailing edge ( 5 ) begins approximately at the point ( 16 ) where the trailing edge ( 5 ), which is initially still approximately parallel to the leading edge ( 4 ), towards the center of the impeller ( 7 ) into the part running towards the center of the blade ( 5 a) passes. This corresponds to the embodiment according to FIGS. 1 to 3.

Wie in der Fig. 5 angedeutet ist, könnte auch vorgesehen werden, auf der von der Wand (14) und den Rippen (11 bis 13) abgewandten und der Anströmrichtung (19) zugewandten Saugseite Verstärkungsrippen (17, 18) vorzusehen, die ähnlich wie die Rippen (11 bis 13) auf der Druckseite, durch eine gemeinsame Wand (20) abgedeckt sein können. Diese Schaufelfußverstärkung kann zusätzlich oder anstelle der Verstärkung durch die Rippen (11 bis 13) vorgesehen sein.As indicated in FIG. 5, it could also be provided to provide reinforcing ribs ( 17 , 18 ) on the suction side facing away from the wall ( 14 ) and the ribs ( 11 to 13 ) and facing the direction of flow ( 19 ), which are similar to the ribs ( 11 to 13 ) on the pressure side can be covered by a common wall ( 20 ). This blade root reinforcement can be provided in addition to or instead of the reinforcement by the ribs ( 11 to 13 ).

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung bringt natürlich nicht nur Vorteile bei Lüfterschaufeln der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Art. Sie kann auch bei sichelartig von einer Nabe aus nach außen verlaufenden Schaufeln vorgesehen sein.Of course, the configuration according to the invention not only brings Advantages with fan blades in the exemplary embodiments shown type. It can also with sickle-like from a hub outwardly extending blades.

Claims

1. impeller for a fan, in particular for a semi-axially flowed cooling fan of a motor vehicle engine with a blade ( 2 , 3 , 2 ', 3 ') provided hub ( 1 ), characterized in that the end ( 5 a) associated with the outflow side Blade area ( 6 , 6 ') in the hub area seen in the axial direction runs towards the center of the blade ( 7 ).

2. Impeller according to claim 1, characterized in that adjacent fan blades ( 2 , 3 , 2 ', 3 ') are arranged so that the end ( 5 a) of a blade ( 2 ) and the leading edge ( 4 ') of the adjacent one Do not cover the bucket ( 3 ) in the axial direction.

3. Impeller according to claims 1 and 2, characterized in that the end ( 5 a) of the blades ( 2 , 3 ) provided with the trailing edge ( 5 ) is bent out in the hub area from the blade surface ( 6 ) in the axial direction.

4. Impeller according to one of claims 1 to 3 with a cylindrical hub, characterized in that the radial length of the end ( 5 a) extending towards the center of the blade of the trailing edge ( 5 ) corresponds approximately to the dead water area ( 8 ) of the hub outflow.

5. Impeller according to claim 4, characterized in that in the dead water area ( 8 ) additionally at least one reinforcing rib ( 10 , 11 , 12 , 13 , 17 , 18 ) acts on the blade root.

6. Impeller according to claim 5, characterized in that the reinforcing ribs ( 11 , 12 , 13 , 17 , 18 ) extend axially.

7. Impeller according to claim 6, characterized in that the reinforcing ribs ( 11 , 12 , 13 , 17 , 18 ) by a circumferentially approximately at the interface ( 9 ) of the dead water area ( 8 ) extending wall ( 14 , 20 ) interconnected are.

8. Impeller according to claim 7, characterized in that the top and bottom of the wall ( 14 , 20 ) extend in the axial direction.