DE4227901A1 - Lüfteranordnung, insbesondere für die Kühlung von Kraftfahrzeugmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lüfteranordnung, insbesondere für die Kühlung von Kraftfahrzeugmotoren, nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.

Ein Lüfter dieser Art ist aus der DE 25 30 742 C3 bekannt. Dieser bekannte Lüfter ist dabei in der Luftströmungsrichtung hinter dem Wärmetauscher eines Kühlmittelkreislaufes des Motors angeordnet und besitzt ein über eine Flüssigkeitsreibungskupp­ lung angetriebenes Radiallaufrad. Der bekannte Lüfter arbeitet zwar besonders geräuscharm, ist jedoch durch eine relativ große axiale Bautiefe gekennzeichnet. Bei dem dort vorgesehenen Radiallaufrad geht ein axial gerichteter Einlaufstutzen über einen Krümmungsradius in die vorderseitige Deckscheibe des Lauf­ rades über. Der Radius einer Deckscheibe ist nach den im Stand der Technik bekannten Regeln (Bohl Ventilatoren 1. Aufl., S. 142/143) für einen optimalen Betrieb so ausgelegt, daß er zwischen 0,14 bis 0,2 mal D₂ beträgt, wobei D₂ der Außendurch­ messer des Schaufelkranzes ist. Dem axialen Einlaufstutzen an der Deckscheibe des Laufrades ist darüber hinaus eine Einström­ düse axial vorgeschaltet, die unerwünschte Strömungsablösung bei der Umlenkung von der axialen zu der radialen Strömung ver­ hindern soll.

Solche Bauarten weisen aber, bedingt durch die notwendige Größe der Krümmungsradien von Einlaufdüse einerseits und Deckscheibe andererseits eine verhältnismäßig große axiale Bautiefe auf, die insbesondere bei modernen Kraftfahrzeugkühleinrichtungen nicht immer realisiert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lüfter der eingangs genannten Art so auszulegen, daß er einen geringeren axialen Einbauraum benötigt, ohne daß jedoch wesentliche Nach­ teile hinsichtlich der Betriebsweise, insbesondere hinsichtlich der geförderteren Luftmengen oder des Wirkungsgrades zu befürch­ ten sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Lüfter der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß im Einlaufbereich und inner­ halb der Eintrittsöffnung ein Leitring mit einem Umlenkwinkel von etwa 90° angeordnet ist, dessen vordere Eintrittsebene etwa mit der Ebene der Deckscheibe des Laufrades abschließt oder vor dieser liegt und dessen rückwärtige Ebene im vorderen Bereich der axialen Erstreckung des Schaufelkranzes angeordnet ist.

Durch diese Ausgestaltung wird, da auf eine Einlaufdüse und Deckscheibe mit großem Krümmungsradius verzichtet wird, die axiale Bautiefe der Lüfteranordnung deutlich verkleinert. Durch die gewählte Ausgestaltung und Anordnung des Leitringes inner­ halb des Radiallaufrades wird erreicht, daß bei der Umlenkung der Strömung von axialer zu radialer Richtung keine Ablösungs­ erscheinungen im Radiallaufrad auftreten. Eine zufriedenstel­ lende Wirkungsweise kann daher trotz verringerter axialer Bau­ länge beibehalten werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen. Dabei ist es nach Anspruch 2 zweckmäßig, den Querschnitt des Leitringes kreisbogenförmig oder kreisbogenähnlich, etwa in Form eines Viertelkreises auszubilden. Im übrigen braucht der Leitring nicht über den gesamten Umfang geschlossen zu sein, sondern kann - insbesondere aus Fertigungsgründen - auch unter­ brochen sein, etwa aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt. Vorteilhaft kann nach Anspruch 3 die Deckscheibe im wesent­ lichen eben ausgebildet und senkrecht zur Rotationsachse ange­ ordnet sein und die Eintrittsöffnung in der Deckscheibe in ihrem Durchmesser etwa dem Innendurchmesser des Schaufelkranzes entsprechen. Aus fertigungstechnischen Gründen und aus Gründen der mechanischen Festigkeit kann nach Anspruch 4 die Deck­ scheibe im Bereich der Eintrittsöffnung einen axial nach außen abstehenden Wulst aufweisen. Möglich ist es nach Anspruch 5 aber auch, daß die Deckscheibe in ihrem radial innen liegenden Bereich einen kurzen, von Radial- in Axialrichtung umgelenkten Einlaufansatz aufweist, der vorderseitig durch einen ebenen Ringansatz begrenzt ist. Nach Anspruch 6 kann radial und axial versetzt zu dem Leitring ein weiterer, etwa parallel zum ersten verlaufender Leitring mit kleinerem Durchmesser vorgesehen sein.

Nach Anspruch 7 schließlich kann der Leitring feststehend und über Stege mit einer kühlerseitigen Zarge bzw. Blende verbunden sein.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch einen erfin­ dungsgemäß ausgestatteten Lüfter längs der Rotations­ achse des Laufrades,

Fig. 2 den Schnitt ähnlich Fig. 1, jedoch durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 einen Schnitt gem. Fig. 1 durch eine dritte Aus­ führungsform der Erfindung,

Fig. 4 den Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Lüfters gem. Fig. 3, jedoch in einer Abwandlung der Bauart von Fig. 3, und

Fig. 5 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lüfters für eine Klimaanlage.

In der Fig. 1 ist das Radiallaufrad (1) einer Lüfteranordnung für den Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugmotors gezeigt, das in an sich bekannter und daher auch nicht gezeigter Weise dem Wärmetauscher für das Kühlwasser des Motors nachgeschaltet ist. Das Radiallaufrad (1) besitzt dabei einen Einlaufbereich (2) und einen mit Lüfterschaufeln (3) besetzten Schaufelkranz (4), der an seiner Rückseite eine in eine Nabe (6) übergehende Trag­ scheibe (5) besitzt. Die Vorderseite des Schaufelkranzes (4) wird durch eine im wesentlichen ebene, senkrecht zur Rotations­ achse verlaufende Deckscheibe (7) gebildet. Diese Deckscheibe (7) besitzt eine Eintrittsöffnung (8). Wie Fig. 1 zeigt, er­ strecken sich die Lüfterschaufeln (3) in Axialrichtung über den gesamten Bereich zwischen Tragscheibe (5) und Deckscheibe (7) und sie erstrecken sich in radialer Richtung vom Austrittsquer­ schnitt des Schaufelkranzes (4) radial nach innen bis zur Ein­ trittsöffnung (8).

In die Eintrittsöffnung (8) herein erstreckt sich ein Leitring (10), der mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt versehen ist und eine Umlenkung der Strömung aus der mit dem Pfeil (11) an­ gedeuteten axialen Zuströmrichtung um 90° bis in die mit dem Pfeil (12) angedeutete Radialrichtung bewirkt. Der Leitring (10) ist an wenigstens einem Steg (13) befestigt, der wiederum Teil von speichenartigen Streben (14) ist, die fest mit einer Blende (15) verbunden sind, die in nicht näher dargestellter Weise beispielsweise an der Zarge des Wärmetauschers angebracht ist, durch den das Motorkühlwasser fließt und der dem Radial­ laufrad (1) in Strömungsrichtung vorgeschaltet ist. Die Ein­ trittsebene (10a) des Leitringes (10), der vor dem kreisbogen­ förmigen Teil einen zylinderischen Teil aufweist, schließt etwa mit der Ebene der Blende (15) ab.

Es ist sehr gut zu erkennen, daß die axiale Tiefe des Radial­ laufrades (1) sich bei diesem Ausführungsbeispiel im wesent­ lichen auf die axiale Länge des Schaufelkranzes (4) mit den Lüfterschaufeln (3) beschränkt. Ein axial nach außen abstehen­ der Wulst (9) dient bei diesem Ausführungsbeispiel dazu, eine durch den Spalt (16) bedingte Spaltströmung zur Eintrittsöff­ nung (8) so klein als möglich zu halten. Der Wulst (9) verfe­ stigt außerdem in mechanischer Hinsicht das Radiallaufrad (1).

Durch die Anordnung des Leitringes (10), der sich in das Radial­ laufrad (1) hineinerstreckt und mit seinem Ende (10a) in einer Radialebene liegt, die auch von den Lüfterschaufeln (3) ge­ schnitten wird, wird die im Sinn des Pfeiles (11) zuströmende Luft so umgelenkt, daß sich hinter der Eintrittsöffnung (8) keine unerwünschten Ablöseerscheinungen ergeben. Der Lüfter besitzt daher gute Luftfördereigenschaften mit einem großen Luftfördervolumen, obwohl seine axiale Einbaulänge wesentlich kürzer als die von Radiallaufrädern nach dem Stand der Technik ist. Der neue Lüfter läßt sich daher ohne nennenswerte Einbuße an Luftförderleistung auch in Motorräume einbauen, wo der Ein­ bauraum zwischen Motor und Kühler verhältnismäßig klein ist.

Die Fig. 2 zeigt eine Variante des Lüfters der Fig. 1 insoweit, als die Blende (15) hier mit einer (gegenüber dem Stand der Technik) verkürzten Einlaufdüse (17) in die Eintrittsöffnung (8) hereinragt und auf diese Weise auf der Außenseite des Leitringes (10′′) eine zusätzliche Strömungsleitkontur bildet, die mit zu einer ablösungsfreien Umlenkung der den Schaufel­ kranz (4) im wesentlichen radial durchströmenden Luft führt. Die Eintrittsebene (10′′a) des Leitringes (10′′) fällt hier etwa mit der Ebene der Deckscheibe (7) zusammen.

Die Fig. 3 entspricht hinsichtlich der Strömungsleitung durch den Leitring (10′) weitgehend zusammen mit der Einlaufdüse (17′) der Ausgestaltung nach Fig. 2. Anders ist hier die Aus­ bildung der Befestigungsstege (18) für den Leitring (10), die hier nur als winkelförmige und an der Blende (15′) angebrachte Befestigungsstege ausgebildet sind, die in Radialrichtung ver­ laufen. Unterschiedlich zu der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 ist aber auch, daß die Deckscheibe (7′) bis zur Eintrittsöff­ nung (8′) in einen in Axialrichtung sehr kurz gehaltenen Ein­ laufansatz (19) übergeht, der zur Eintrittsöffnung (8′) hin mit einem radial nach innen verlaufenden Ringansatz (20) versehen ist. Auch dieser Ringansatz (20) dient ähnlich wie der Wulst (9) der anderen Ausführungsformen dazu, die Spaltströmung zwi­ schen Blende (15′) und Stirnwand (7) so klein als möglich zu halten, so daß auch hier die Umlenkung der axial strömenden Luft in Radialrichtung ohne Ablösungserscheinungen erfolgen kann.

Die Fig. 4 zeigt eine Variante der Ausführungsform der Fig. 3 insofern, als hier zusätzlich zu einem Leitring (10′) noch ein im Durchmesser kleinerer und axial tiefer in das Laufrad hin­ einragender innerer Leitring (21) eingesetzt ist, der über radial verlaufende Befestigungsstege (22) an dem äußeren Leit­ ring (10′) befestigt ist. Es hat sich gezeigt, daß auch diese Variante äußerst wirksam ist.

Die Fig. 5 schließlich zeigt hinsichtlich der Ausbildung des Leitrings (10′′) und der Blende (15′′) mit einer Leitdüse (17′′) eine Bauart, die weitgehend jener der Fig. 3 entspricht. Das Radiallaufrad (23) selbst allerdings ist hier anders aus­ gebildet. Die Nabe (25) geht zwar auch in eine Tragscheibe (24) über, die einen mit relativ schmalen Lüfterschaufeln (26) be­ setzten Schaufelkranz (4′) trägt, ist aber an der der Blende (15′′) zugewandten Vorderseite nicht mit einer geschlossenen Deckscheibe verbunden, sondern lediglich mit einem umlaufenden Stützring (27). Diese Bauart eines Trommelläufers ist bekannt. Sie wird bei Kraftfahrzeug-Klimaanlagen eingesetzt, wo es nicht um so große Luftvolumenströme geht, wie sie bei Kühllüftern für Kraftfahrzeugmotoren vorgesehen sind.

Claims (8)

1. Lüfteranordnung, insbesondere für die Kühlung von Kraftfahrzeugmotoren, mit einem Radiallaufrad, welches eine rückseitige Tragscheibe und eine vorderseitige Deckscheibe, zwischen denen ein Schaufelkranz mit Radialschaufeln angeordnet ist, sowie einen vorderseitigen Einlaufbereich mit einer Ein­ trittsöffnung für eine axial gerichtete Strömung aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß im Einlaufbereich (2) und innerhalb der Eintrittsöffnung (8) ein Leitring (10) mit einem Umlenk­ winkel von etwa 90° angeordnet ist, dessen vordere Eintritts­ ebene etwa mit der Ebene der Deckscheibe des Laufrades ab­ schließt oder vor dieser liegt und dessen rückwärtige Ebene im vorderen Bereich der axialen Erstreckung des Schaufelkranzes (4) angeordnet ist.

2. Lüfteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Leitring (10) einen kreisbogenförmigen oder kreis­ bogenähnlichen Querschnitt aufweist.

3. Lüfteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Deckscheibe (7) im wesentlichen eben aus­ gebildet und senkrecht zur Rotationsachse angeordnet ist und daß die Eintrittsöffnung (8) in der Deckscheibe (7) in ihrem Durchmesser etwa dem Innendurchmesser des Schaufelkranzes (4) entspricht.

4. Lüfteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe (7) im Bereich der Eintrittsöffnung (8) einen axial nach außen abstehenden Wulst (9) aufweist.

5. Lüfteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Deckscheibe (7′) in ihrem radial innen liegenden Bereich einen kurzen von Radial- in Axialrichtung umgelenkten Einlaufansatz (19) aufweist, der vorderseitig durch einen ebenen Ringansatz (20) begrenzt ist.

6. Lüfteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß koaxial und axial versetzt zu dem Leitring (10) ein weiterer etwa parallel zum ersten verlaufen­ der Leitring (21) kleineren Durchmessers vorgesehen ist.

7. Lüfteranordnung nach einem Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitring (10, 10′) feststehend und über Stege (13, 18) mit einer kühlerseitigen Zarge bzw. Blende (15) verbunden ist.

8. Lüfteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Eintrittsebene (10a) des Leitringes (10) etwa mit der Ebene der Blende (15) abschließt.