DE4335686B4

DE4335686B4 - Gebläse

Info

Publication number: DE4335686B4
Application number: DE4335686A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. Gross; Michael Dipl.-Ing. Hermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2013-10-21
Also published as: IT1270108B; DE4335686A1; ITMI942003A1; GB2283060B; ITMI942003A0; GB9420344D0; GB2283060A; FR2711397B1; FR2711397A1

Abstract

Gebläse zur Erzeugung eines in den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges eintretenden Luftstroms, mit einem elektrischen Antriebsmotor, auf dessen Antriebswelle ein in einem Spiralgehäuse umlaufendes Lüfterrad sitzt, mit einer in Richtung der Lüfterrad-Drehachse gesehen dem Lüfterrad benachbarten Gehäusewand, die eine Einströmöffnung für die Luft aufweist, welche von einem in das Gehäuse ragenden, ringförmigen Einströmtrichter begrenzt ist, wobei das Lüfterrad mit einem zu seiner Drehachse koaxialen Ring versehen ist, der freie Radialenden der Lüfterradschaufeln derart miteinander verbindet, dass sich der Ring (40) über die dem Einströmtrichter (30) zugewandte Seite des Lüfterrades (14) hinaus erstreckt und zumindest den End-Ringabschnitt (50) des Einströmtrichters (30) überdeckend diesen umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (40) in Achsrichtung des Lüfterrades (14) gesehen über einen Teilbereich (42) mit freien Radialenden (36) der Schaufeln (32) verbunden ist, wobei die die Schaufeln (32) in deren Längsrichtung überdeckende Breite (42) des Ringes (40) in etwa halb so groß ist, wie die...

Description

Die Erfindung geht aus von einem Gebläse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein solches Gebläse im Handel, bei dem der Ring innerhalb der Längserstreckung der Schaufeln angeordnet ist, so dass sich ein direkter Spalt zwischen dem Einströmtrichter und der diesem zugewandten Seite des Lüfterrades ergibt, welcher eine teilweise Rückströmung der im Gehäuse verdichteten Luft begünstigt. Auch ist bei bestimmten Betriebszuständen das Betriebsgeräusch des bekannten Gebläses unerwünscht hoch.

Aus der DE 29 40 773 A1 ist ein Hochleistungs-Radialventilator bekannt, der ein Spiralgehäuse mit einer seitlichen Einströmdüse und ein entsprechendes Laufrad besitzt. Das Laufrad weist Schaufeln, insbesondere normale, nicht profilierte Schaufeln, wie beispielsweise Kreisbogenschaufeln, auf, wobei das Laufrad an der der Einströmdüse zugewandten Seite durch eine von oben nach unten und außen verlaufende Deckscheibe abgedeckt ist, deren Einlassbereich mit dem kleinsten Durchmesser das zugewandte Ende der Einströmdüse überlappt und nach außen hin unter Freilassung eines Ringspaltes mit einer gewissen Spaltbreite überdeckt.

Bei dem Hochleistungs-Radialventilator der DE 29 40 773 A1 ist vorgesehen, dass die den Verlauf der Deckscheibe bestimmende, einen kreisbogenförmigen, parabolischen oder hyperbolischen Verlauf besitzende Kurve mit einem Radius oder mit mehreren Radien beschrieben ist, die sich zum kleinsten Durchmesser des Einlassbereichs der Abdeckscheibe (Einlaufdurchmesser) wie 0,21 bis 0,3, vorzugsweise wie 0,225 bis 0,280 zu 1 verhalten.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Gebläse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass sich durch den Überdeckungsbereich zwischen Ring und Einströmtrichter eine labyrinthähnliche Ringzone ergibt, welche die Rückströmung aus dem Spiralgehäuse durch die Einströmöffnung erheblich einschränkt. Diese Tendenz wird noch erheblich dadurch unterstützt, dass ein dem Einströmtrichter benachbarter Bereich der Lüfterradschaufeln in deren Längsrichtung gesehen von dem Ring überdeckt ist. In vorteilhafter Weise ist dabei die die Schaufeln in deren Längsrichtung überdeckende Breite des Rings etwa halb so groß, wie die förderwirksame Länge der Schaufeln, gemessen in Richtung der Lüfterrad-Drehachse.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Gebläses möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Prinzipdarstellung eines Gebläses, dessen Spiralgehäuse und dessen Lüfterrad im Längsschnitt dargestellt sind, 2 einen Querschnitt durch das Gebläse gemäß 1, entlang der Linie II-II, verkleinert und unmaßstäblich dargestellt und 3 eine Teilansicht gemäß 1 durch eine andere Ausführung des Gebläses.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein in 1 dargestelltes Gebläse 10 weist ein Spiralgehäuse 12 auf, in dem ein Lüfterrad 14 angeordnet ist. Das Lüfterrad 14 sitzt mit einer Nabe 16 auf einer zu einem elektrischen Antriebsmotor 18 gehörenden Abtriebswelle 20. Das Spiralgehäuse 12 hat eine zum Umfang des Lüfterrades 14 spiralartig angeordnete Umfangswand 22 und zwei Stirnwände 24 und 26. In der Stirnwand 24 sitzt beim Ausführungsbeispiel der elektrische Antriebsmotor 18. In der dieser gegenüberliegenden anderen Gehäuse-Stirnwand 26 ist eine Einströmöffnung 28 angeordnet, die der einen Stirnseite des trommelartigen Lüfterrades 14 direkt benachbart ist. Die Einströmöffnung 28 ist durch einen um das Maß 29 in das Gehäuse 12 hineinragenden, kragenartigen, ringförmigen Einströmtrichter 30 begrenzt. Das Lüfterrad 14 weist eine Vielzahl von kranzartig angeordneten Lüfterradschaufeln 32 auf, die in 2 erkennbar sind. Die Lüfterradschaufeln 32 sind mit ihrem einen Endbereich 33 mit der Lüfterradnabe 16 verbunden. Diese weist in ihrem überwiegenden Verlauf eine im wesent lichen kegelstumpfförmige äußere Mantefläche 34 auf (1), deren kleiner Durchmesser dem Einströmtrichter 30 zugewandt ist. Dabei ist der Kegelwinkel α kleiner als 90°. Wie 2 zeigt, erstrecken sich die Lüfterradschaufeln 32 im wesentlichen in radialer Richtung des Lüfterrades 14. Sie sind mit ihren inneren Enden mit der Nabe 16 verbunden. Ihre äußeren, freien Radialenden 36 sind beim Ausführungsbeispiel durch einen zur Drehachse 38 des Lüfterrades 14 koaxialen Ring 40 miteinander verbunden. Der Ring 40 ist in seiner axialen Erstreckung kürzer als die Schaufeln 32 des Lüfterrades 14, so daß eine Durchtrittsöffnung 41 für die strömende Luft zwischen dem Ring 40 und der Nabe 16 verbleibt. Der Ring 40 weist zumindest in dem die Radialenden 36 der Lüfterradschaufeln 32 überdeckenden. Teilbereich 42 eine kegelförmig verlaufende Innenwand 44 auf, wobei sich der kleinste Kegeldurchmesser der Innenwand 44 sich im Bereich der dem Einströmtrichter 30 benachbarten Längsenden 46 der Lüfterradschaufeln 32 befindet. Weiter ragt der Ring 40 mit einem Endabschnitt 48 über das Lüfterrad 14 hinaus, so daß er sich über die dem Einströmtrichter 30 zugewandte Seite des Lüfterrades 14 hinauserstreckt und zumindest den Endabschnitt 50 des Einströmtrichters 30 überdeckend diesen umgreift. Dabei vergrößert sich der Durchmesser der Innenwand 44. Es ergibt sich somit zwischen dem überstehenden Ringabschnitt 48 und dem von diesem überdeckten Endabschnitt 50 des Einströmtrichters 30 ein labyrinthähnliche Ringzone, welche die Rückströmung aus dem Spiralgehäuse 12 durch die Einströmöffnung 28 erheblich einschränkt. Weiter zeigt 1, daß die kegelförmige Mantelfläche 34 der Nabe 16 im Bereich des Kegelfußes, also im Bereich ihres größeren Durchmessers, in eine Kehlung 52 übergeht.
Wenn der elektrische Antriebsmotor 18 aktiviert ist und das Lüfterrad 14 in Richtung des Pfeiles 53 (2) umläuft, wird Luft durch die Einströmöffnung 28 in Richtung der Pfeillinien 54 angesaugt. Diese Luft wird durch die kegelförmige Mantelfläche 34 bei der bei Radialgebläsen erforderlichen Umlenkung unterstützt, so daß die zu fördernde Luft entsprechend den Pfeilen 56 zwischen dem Ring 40 und der Nabe 16 hindurch in den sich erweiternden Ringraum 58 des Spiralgehäuses 12 eintritt und dieses durch eine Ausströmöffnung 60 verläßt (2).
Wie aus 1 ersichtlich ist, weisen die Lüfterradschaufeln 32 mehrere Bereiche auf. Ihre Gesamtlänge ist in 1 mit der Bezugszahl 70 angegeben worden, Von dem Aufbau des Gebläses her gesehen, ergibt sich eine förderwirksame Schaufellänge, die in 1 mit 72 bezeichnet worden ist. Der verbleibende, mit 74 bezeichnete Rest wird als sogenannte Unterbeschaufelung bezeichnet, welche der Belüftung des elektrischen Antriebsmotors 18 dient. Bezogen auf die förderwirksame Schaufellänge 72 erkennt man in 1 den von dem Ring 40 überdeckten Teilbereich 42 und die dem Durchtritt der zu fördernden Luft zur Verfügung stehende als bezeichnete Durchtrittsöffnung 41.
Auch der Ring 40 weist verschiedene Abschnitte in seiner Breite auf. Wie schon erwähnt, ist der als Deckbreite zu bezeichnende Teilbereich des Rings mit 42 bezeichnet worden, Diese Deckbreite bezeichnet den Abschnitt, an welchem der Ring 40 die Radialenden 36 der Lüfterradschaufeln 32 abdeckt. Weiter hat der Ring 40 noch den als Endabschnitt 48 bezeichneten Überstand, der den End- oder Ringabschnitt 50 des Einströmtrichters 30 überdeckend umgreift. Es hat sich gezeigt, daß es sinnvoll ist, die Deckbreite 42 des Rings 40 mit etwa 45 %–55 % der wirksamen Schaufellänge 72 anzunehmen.
Das Optimalmaß für die Deckbreite 42 des Rings 40 ist so zu wählen, daß die Querschnitte am Laufradeintritt und am Laufradaustritt gleich sind.
Das Maß für den Querschnitt am Laufradaustritt (Durchtrittsöffnung 41) errechnet sich unter Berücksichtigung der Versperrung durch die Schaufeln 32, nach folgender Formel:
Dabei sind mit d_e der Durchmesser 29 der Einströmöffnung 28 und mit d₂ der Durchmesser 15 des Lüfterrades 14 bezeichnet.
Bei der beschriebenen Anordnung ergibt sich eine besonders effektive und geräuscharme Förderung der Luft dadurch, daß die Umlenkung der Luft um 90° durch die Form der Nabe erleichtert wird und daß durch die labyrinthähnliche Ringzone im Bereich des Überstandes 48 und des Einströmtrichters 30 ein Rückströmen der verdichteten und beschleunigten Luft (in 1 mit Pfeil 84 dargestellt) zumindest sehr erschwert wird. Der Ring 40 sorgt darüber hinaus für die Trennung des bei der Umlenkung unvermeidlichen Totwassergebiets 85 von dem Bereich höheren Drucks in der Spirale und verhindert damit die geräuschvolle Rückwärtsdurchströmung des oberen Schaufelbereichs. Weiterhin sorgt der Ring 40 für eine höhere Lüfterstabilität und für eine bessere Füllung beim Spritzen des vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten Lüfterrades 14. Dadurch ist auch der Einsatz von billigeren, unverstärkten Materialien oder Recycladen möglich.
Bei einer anderen, in 3 dargestellten Ausführung weist der Einströmtrichter 130 eine Trichterlänge 129 auf, die erheblich länger ist als die Trichterlänge 29. beider schon beschriebenen Ausführung. Dieser Einströmtrichter 130 hat in Richtung der Trichterlänge 129 gesehen in seinem Mittelbereich eine Engstelle 131, von der aus sich der Trichter in das Innere des Spiralgehäuses 12 er weitert. Dadurch wird der Spalt zwischen dem freien Trichterende und dem Lüfterrad 114 aus der Wirbelströmung (Pfeil 184) herausgelegt so daß diese auf die Rückwand des Trichters tritt und von dieser umgelenkt wird. Bei dieser Ausführung ist die axiale Erstreckung des Rings 140 kleingehalten.

Claims

Gebläse zur Erzeugung eines in den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges eintretenden Luftstroms, mit einem elektrischen Antriebsmotor, auf dessen Antriebswelle ein in einem Spiralgehäuse umlaufendes Lüfterrad sitzt, mit einer in Richtung der Lüfterrad-Drehachse gesehen dem Lüfterrad benachbarten Gehäusewand, die eine Einströmöffnung für die Luft aufweist, welche von einem in das Gehäuse ragenden, ringförmigen Einströmtrichter begrenzt ist, wobei das Lüfterrad mit einem zu seiner Drehachse koaxialen Ring versehen ist, der freie Radialenden der Lüfterradschaufeln derart miteinander verbindet, dass sich der Ring (40) über die dem Einströmtrichter (30) zugewandte Seite des Lüfterrades (14) hinaus erstreckt und zumindest den End-Ringabschnitt (50) des Einströmtrichters (30) überdeckend diesen umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (40) in Achsrichtung des Lüfterrades (14) gesehen über einen Teilbereich (42) mit freien Radialenden (36) der Schaufeln (32) verbunden ist, wobei die die Schaufeln (32) in deren Längsrichtung überdeckende Breite (42) des Ringes (40) in etwa halb so groß ist, wie die förderwirksame Länge (72) der Schaufeln (32) in Richtung der Lüfterrad-Drehachse (38) gemessen.
Gebläse nach Anspurch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Maß (41) für den Luftdurchtrittsbereich bei der förderwirksamen Schaufellänge (72) nach folgender Formel errechnet:
wobei mit d_e der Durchmesser (31) der Einströmöffnung (28) und mit d₂ der Durchmesser (15) des Lüfterrades (14) bezeichnet sind.
Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (40) zumindest in dem die äußeren Radialenden (36) der Lüfterradschaufeln (32) überdeckende Teilbereich (42) eine kegelförmig verlaufende Innenwand (44) aufweist und daß der kleinste Kegeldurchmesser sich etwa im Bereich der dem Einströmtrichter (30) benachbarten Längsenden (46) der Lüfterradschaufeln (32) befindet.
Gebläse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Durchmesser der Innenwand (44) in dem über das Lüfterrad (14) hinausragenden Teil (48) des Rings (40) vergrößert.
Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Lüfterradschaufeln mit ihren inneren Enden mit einer auf der Abtriebswelle des Antriebsmotors sitzenden Nabe verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (16) eine im wesentlichen kegelstumpfförmige, äußere Mantelfläche (34) aufweist, deren kleiner Durchmesser dem Einströmtrichter (30) zugewandt ist.
Gebläse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel α der Mantelfläche (34) kleiner als 90° ist.
Gebläse nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Mantefläche (34) der Nabe (16) im Bereich ihres größeren Durchmessers in eine Kehlung (52) übergeht.
Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einströmtrichter (130) in Richtung der Trichterlänge (129) gesehen in seinem Mittelbereich eine Engstelle (131) aufweist, von der aus sich der Trichter in das Gehäuseinnere erweitert.