DE4117342C1 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/325—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow fans
- F04D29/329—Details of the hub
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Laufrad für einen halbaxial wirken
den Lüfter insbesondere für einen Lüfter für einen Kühler
eines Kraftfahrzeugmotors bestehend aus mehreren Lüfterschau
feln, die an einer gemeinsamen Nabe angebracht, insbesondere
einstückig angeformt sind.
Aus der DE 33 04 296 A1 ist ein Axialgebläserad für ein Kühl
gebläse eines wassergekühlten Verbrennungsmotors für ein Kraft
fahrzeug bekannt, das halbaxial wirkt. Die Kühlgebläse von
Kraftfahrzeugen, insbesondere von Nutzfahrzeugen arbeiten
bekanntlich in einem stark gedrosselten Zustand, der bedingt
ist durch den Einbau des Lüfterrades hinter dem Kühler und vor
dem Motorblock. Diese Einbauweise bewirkt eine axial und radial
schräg nach hinten verlaufende Abströmung, die als halbaxial
bezeichnet werden kann und die dazu führt, daß sich hinter den
Lüfterschaufeln unterhalb einer bestimmten Grenzlinie ein Tot
wassergebiet mit Verwirbelung einstellt. Um die durch diese
Wirbel eintretenden Ventilationsverluste zu vermeiden, ist bei
dem bekannten Laufrad im Bereich der Austrittskante der Lüfter
schaufeln eine Scheibe an die Nabe angesetzt, deren Durchmesser
mindestens 30% größer ist als der Nabendurchmesser. Diese
Scheibe kann konisch ausgebildet sein und sie kann auch Träger
für die Lüfterschaufeln selbst sein. Es hat sich gezeigt, daß
durch die Anordnung einer solchen konischen Nabenscheibe zwar
Verbesserungen erzielbar sind, daß sich eine solche Ausgestal
tung aber nicht in allen Einsatzfällen als wirksam erweist und
vor allen Dingen eine solche Bauweise auch nicht auf Laufräder
übertragbar ist, die aus Kunststoff einstückig hergestellt
werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Laufrad der
eingangs genannten Art die Ausgestaltung so zu wählen, daß die
schädlichen Ventilationsverluste bei halbaxial wirkenden
Lüfterrädern auch ohne die Anordnung einer hinter der Nabe
sitzenden Scheibe vermindert werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß
auf der Druckseite der Lüfterschaufeln jeweils eine entgegen
der Drehrichtung ansteigende Nabenrampe vorgesehen ist, die an
der Nabe anschließt und nach außen von einer Außenfläche be
grenzt ist, die an der Grenzfläche des sich auf der Druckseite
jeder Lüfterschaufel bildenden Totwassergebietes verläuft.
Durch diese Ausgestaltung kann von vorneherein die Entstehung
unerwünschter Ablösungen an jeder einzelnen Schaufel vermindert
werden. Die Gesamtströmung wird halbaxial nach außen gelenkt.
Der Lüfterwirkungsgrad kann vorteilhaft verbessert werden und
es wird auch möglich, die Geräuschentwicklung von Lüfterrädern
auf diese Weise einzudämmen. Vorteilhaft ist auch, daß diese
Ausgestaltung in sehr einfacher Weise die Herstellung eines
Lüfterrades aus Kunststoff ermöglicht.
Nach den Unteransprüchen kann die Außenfläche dieser Nabenrampe
glatt ausgebildet sein und stetig ansteigen. Sie kann von der
Anströmkante der Lüfterschaufeln bis zur Abströmkante verlaufen
und eine axial verlaufende Vorderkante besitzen und sich bis
zur hinteren Stirnfläche der Nabe erstrecken. Dadurch wird
hinter jeder Lüfterschaufel und im Bereich ihres Schaufelfußes
ein keilförmig ansteigender Rampenbereich gebildet, der zur
Strömungsverbesserung, aber auch zu einer Erhöhung der Stabili
tät im Bereich des Schaufelfußes beiträgt. Nach weiteren Unter
ansprüchen kann die Außenfläche vorteilhaft Teil einer schräg
ansteigenden Wand sein, die mindestens an ihrem in der
Strömungsrichtung hinteren Ende über einen Verbindungssteg an
der Nabe abgestützt ist. Die Nabenrampe kann dadurch hohl
ausgestaltet werden, so daß das Gewicht des Laufrades kleiner
bleibt, ohne daß die Funktion beeinträchtigt wird. Der Ver
bindungssteg kann dabei gleiche Wandstärken wie die Wand
aufweisen und zusammen mit der Wand axial und mit gleich
bleibender Wandstärke verlaufen. Bei der einteiligen Her
stellung von Nabe und Lüfterschaufel ist dann eine sehr ein
fache axiale Entformung möglich. Schließlich kann auch die Nabe
selbst als Hohlprofil ausgebildet und aus Wandteilen aufgebaut
sein, die axial verlaufen und aus spritztechnischen Gründen in
etwa die gleiche Wandstärke wie der Verbindungssteg und die
Wand aufweisen. Ein solches Laufrad weist hohe Stabilität auf,
läßt sich in einfacher Weise einteilig herstellen, ohne daß das
Gewicht zu hoch ist.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der
Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Laufrades in Axialrichtung und von der Nabenhinter
seite aus gesehen, und
Fig. 2 einen Teilschnitt durch das Laufrad der Fig. 1 in
Richtung der Schnittlinie II-II gesehen.
In der Fig. 1 ist ein Laufrad (1) aus Kunststoff gezeigt, das
aus einer Nabe (2) und aus radial von dieser nach außen ab
gehenden Lüfterschaufeln (3) besteht, die in bekannter Weise -
siehe auch Fig. 2 - gekrümmt sind. Im Bereich jedes Schaufel
fußes ist auf der Druckseite jeder Schaufel (3) eine Nabenrampe
(4) vorgesehen, die entgegen der Drehrichtung (5) des Laufrades
(1) nach hinten ansteigt. Diese Nabenrampe (4) ist unmittelbar
angrenzend an die Nabe (2) vorgesehen. Beim gezeigten Ausfüh
rungsbeispiel sind alle Lüfterschaufeln (3) von einem Ring (6)
umgeben, der mit zur Stabilitätserhöhung des aus Kunststoff
einstückig gespritzten Lüfterrades (1) beiträgt.
Die Nabenrampe (4) ist mit einer nach außen gerichteten glatten
Außenseite (7) versehen, die von der Anströmkante (8) jeder
Lüfterschaufel (3) bis zu deren Abströmkante (9) verläuft.
Diese Außenfläche (7) besitzt eine axial verlaufende Vorder
kante (10) und erstreckt sich von der Rückseite (3a) jeder
Lüfterschaufel (3) aus bis zur hinteren Stirnfläche (2b) der
Nabe (2). Bedingt durch die Drehrichtung (5) des Laufrades ent
steht so eine Luftströmung im Sinne des Pfeiles (11), die auf
der Druckseite - angrenzend an die Rückseite (3a) - jeder
Lüfterschaufel (3) wegen der halbaxialen Strömung ohne Naben
rampe ein Totwassergebiet aufweisen würde. Die Außenfläche (7)
der Nabenrampe (4) ist nun so ansteigend ausgebildet, daß sie
längs der gedachten Grenzfläche zwischen dem sich auf der
Druckseite ausbildenden Totwassergebiet und der entstehenden
Halbaxialströmung verläuft. Strömungstechnisch wird auf diese
Weise vermieden, daß die sogenannten Ventilationsverluste
auftreten. Die Strömungsführung wird verbessert, und es können
dadurch auch unerwünschte Geräuschentwicklungen reduziert
werden. Die Neigung der Außenfläche (7) der Nabenrampe (4) ist
von Fall zu Fall den Betriebsbedingungen anzupassen. Es wäre
ggf. auch denkbar, auf die Nabe aufsteckbare und auswechselbare
Nabenrampen (4) vorzusehen, die eine Umstellung auf andere
Betriebsverhältnisse ermöglichen würden.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Außenfläche (7) der Naben
rampe (4) die eine Seite einer von der Außenseite der Nabe (2)
schräg ansteigenden Wand (12), die an ihrem in der Drehrichtung
hinteren Ende durch einen etwa fluchtend zur Abströmkante (9)
der Lüfterschaufel (3) angeordneten Verbindungssteg (13)
wiederum am Außenumfang der Nabe (2) abgestützt wird. Zwischen
dem Verbindungssteg (13) und dem Beginn der Wand (12) (in Dreh
richtung vor dem Verbindungssteg (13)) ist noch ein weiterer
Verbindungssteg (14) vorgesehen, der beim Ausführungsbeispiel
in einen etwa radial verlaufenden Steg übergeht, der wiederum
Teil der selbst als Hohlkörper ausgebildeten Nabe (2) ist. Wie
zu erkennen ist, ist auch die Nabe (2) mit Hohlräumen (15, 16)
versehen, die jeweils durch Wandteile (17 und 18) gebildet
werden, die konzentrisch zur Achse (19) des Laufrades (1)
angeordnet sind und durch wiederum radial verlaufende Steg
teile (20) gegeneinander abgetrennt sind, die Teil der Hohl
profilstruktur der Nabe (2) sind. Alle Wandteile der Nabenrampe
(4), also die Wand (12), der Verbindungssteg (13), der Steg
(14) und die Wandteile (17 und 18) bzw. die Stege (20) der Nabe
(2) selbst sind etwa in gleicher Wandstärke ausgebildet und
verlaufen mit ihren Außenflächen axial, so daß eine einteilige
Herstellung des Laufrades (1) aus Kunststoff in sehr einfacher
Weise möglich ist. Das gesamte Laufrad läßt sich durch diese
Ausgestaltung axial entformen. Der Materialverbrauch ist wegen
der hohlprofilartigen Ausbildung der Nabe (2) und der Naben
rampe (4) verhältnismäßig gering. Das gilt auch für das Gesamt
gewicht des so gebildeten Laufrades.
Es kommt nicht darauf an, daß die einzelnen Lüfterschaufeln (3)
von einem Ring (6) umgeben sind. Maßgebend ist die Anordnung
der Nabenrampe (4) im Bereich jedes Schaufelfußes, die das auf
der Druckseite der Schaufeln sonst entstehende Totwassergebiet
abdeckt und für eine halbaxiale Strömungsführung sorgt.
Claims (9)
1. Laufrad für einen halbaxial wirkenden Lüfter, insbeson
dere Lüfter für einen Kühler eines Kraftfahrzeugmotors be
stehend aus mehreren Lüfterschaufeln, die an einer gemeinsamen
Nabe angebracht, insbesondere einstückig angeformt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der Druckseite der Lüfter
schaufeln (3) jeweils eine entgegen der Drehrichtung (5)
ansteigende Nabenrampe (4) vorgesehen ist, die nach außen von
einer Außenfläche (7) begrenzt ist, die an der Grenzfläche des
sich auf der Druckseite jeder Lüfterschaufel (3) bildenden
fiktiven Totwassergebietes verläuft.
2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenfläche (7) glatt ist und/oder stetig ansteigt.
3. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenfläche (7) zumindest auf Teilstücken stetig ansteigt.
4. Laufrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenfläche (7) beginnend in der Nähe der Vorderkante der
Lüfterschaufel (3) bis in die Nähe zu deren Hinterkante (9)
und/oder der Nabenhinterkante (2) verläuft.
5. Laufrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenfläche (7) eine axial verlaufende Vorderkante (10)
besitzt und sich bis zur hinteren Stirnfläche (2b) der Nabe (2)
oder der Schaufelabströmkante (9) erstreckt.
6. Laufrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenfläche (7) Teil einer schräg ansteigenden Wand (12)
ist, die mindestens an ihrem in der Strömungsrichtung (5)
hinteren Ende über einen Verbindungssteg (13) an der Nabe (2)
abgestützt ist.
7. Laufrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verbindungssteg (13) gleiche Wandstärken wie die Wand (12)
aufweist.
8. Laufrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verbindungssteg (13) und die Wand (12) axial verlaufen und
gleichbleibende Wandstärken besitzen.
9. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
auch die Nabe (2) als Hohlprofil aus Wandteilen (17, 18, 20)
aufgebaut ist, die axial verlaufen und in etwa gleiche Wand
stärken wie der Verbindungssteg (13) und die Wand (12) auf
weisen.
Priority Applications (4)
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