DE4227901C2 - Lüfteranordnung, insbesondere für die Kühlung von Kraftfahrzeugmotoren - Google Patents
Lüfteranordnung, insbesondere für die Kühlung von KraftfahrzeugmotorenInfo
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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. Die
ser bekannte Lüfter ist dabei in der Luftströmungsrichtung hin
ter 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 Ra
diallaufrad geht ein axial gerichteter Einlaufstutzen über ei
nen 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 zwi
schen 0,14 bis 0,2 mal D2 beträgt, wobei D2 der Außendurchmes
ser des Schaufelkranzes ist. Dem axialen Einlaufstutzen an der
Deckscheibe des Laufrades ist darüber hinaus eine Einströmdüse
axial vorgeschaltet, die unerwünschte Strömungsablösung bei der
Umlenkung von der axialen zu der radialen Strömung verhindern
soll.
Solche Bauarten weisen aber, bedingt durch die notwendige Größe
der Krümmungsradien von Einlaufdüse einerseits und Deckscheibe
andererseits eine verhältnismäßig große axiale Hautiefe auf,
die insbesondere bei modernen Kraftfahrzeugkühleinrichtungen
nicht immer realisiert werden kann.
Aus der CH-PS 351 066 ist ein Zentrifugalgebläse bekannt, bei
dem im Eintrittsteil des Radiallaufrades eine trichterförmig
ausgebildete Ringschaufel vorgesehen ist, die zusammen mit den
Begrenzungswänden der Laufradkanäle eine Führung und Umlenkung
der Luft aus der axialen in die radiale Richtung bewirkt. Sol
che Zentrifugalgebläse sind für andere Einsatzzwecke gedacht,
als dies bei Lüfteranordnungen für Kraftfahrzeugmoto
ren der Fall ist. Die dort gezeigten Zentrifugalgebläse sind
mit einem die Laufschaufeln vollständig ummantelnden Gehäuse
versehen, um die geförderte Luft, gegebenenfalls auch mehrstu
fig zu einem definierten Austrittsquerschnitt zu führen. Eine
Blende oder eine Zarge eines vom Motorkühlwasser durchflossenen
Wärmetauschers ist dort nicht vorgesehen. Die trichterförmige
Ringschaufel wirkt dort auch mit Begrenzungswänden des Radial
laufrades zusammen, die aber in dem dort angegebenen Sinn bei
Radiallaufrädern von Kühllüftern für Kraftfahrzeugmotoren
nicht oder nur an der rückseitigen Tragwand vorgesehen sind,
die sich nicht zu einer Zusammenwirkung mit einem Leitring
eignet.
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 be
fürchten sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Lüfter der eingangs
genannten Art vorgeschlagen, daß im Einlaufbereich und inner
halb der Eintrittsöffnung ein feststehender Leitring mit einem
Umlenkwinkel von etwa 90° angeordnet ist, dessen vordere Ein
trittsebene etwa mit der Ebene der Deckscheibe des Laufrades
abschließt oder vor dieser liegt, dessen rückwärtige Ebene im
vorderen Bereich der axialen Erstreckung des Schaufelkranzes
angeordnet ist und der über Stege mit der kühlerseitigen Zarge
bzw. Blende verbunden 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 koaxial und axial
versetzt zu dem Leitring ein weiterer, etwa parallel zum ersten
verlaufender Leitring mit kleinerem Durchmesser vorgesehen
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 (7)
1. Lüfteranordnung für die Kühlung von Kraftfahrzeugmotoren,
mit einem einem vom Motorkühlwasser durchflossenen Wärmetau
scher mit einer Zarge nachgeschalteten Radiallaufrad, welches
eine rückseitige Tragscheibe und eine vorderseitige Deck
scheibe, zwischen denen ein Schaufelkranz mit Radialschaufeln
angeordnet ist, sowie einen an eine mit der Zarge des Wärme
tauschers verbundene Blende angrenzenden, vorderseitigen Ein
laufbereich mit einer Eintrittsöffnung für eine axial gerich
tete Strömung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Ein
laufbereich (2) und innerhalb der Eintrittsöffnung (8) ein
feststehender Leitring (10) mit einem Umlenkwinkel von etwa
90° angeordnet ist, dessen vordere Eintrittsebene etwa mit
der Ebene der Deckscheibe des Laufrades abschließt oder vor
dieser liegt, dessen rückwärtige Ebene im vorderen Bereich
der axialen Erstreckung des Schaufelkranzes (4) angeordnet
ist und der über Stege (13, 18) mit der kühlerseitigen Zarge
bzw. Blende (15) verbunden 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 der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich
net, dass die Eintrittsebene (10a) des Leitringes (10) etwa
mit der Ebene der Blende (15) abschließt.
Priority Applications (1)
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- 1992-08-22 DE DE19924227901 patent/DE4227901C2/de not_active Expired - Fee Related
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