DE69014646T2

DE69014646T2 - Ruhiger flügel für lüfter mit kupplung.

Info

Publication number: DE69014646T2
Application number: DE69014646T
Authority: DE
Inventors: Stephen Brackett
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-09-15
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2010-09-11
Also published as: DE69014646D1; JPH0646039B2; CA2065445A1; US4930990A; EP0491816A1; JPH04504156A; WO1991004419A1; EP0491816B1

Description

Diese Erfindung betrifft Gebläse, wie sie in Kraftfahrzeugen zum Fördern von Luft durch Radiatoren benutzt werden, insbesondere Kupplungsgebläse. Die Erfindung befaßt sich mit einer Verbesserung an den Schaufeln derartiger Gebläse, die eine leisere und wirksamere Betriebsweise zur Folge hat.
Kupplungsgebläse werden in Fahrzeugen verwendet, bei denen die Motoren in "Nord-Süd"-Richtung gelagert sind. Das Gebläse ist über eine Kupplung an einem externen Abschnitt der Welle der Motorwasserpumpe angebracht. Die Größe bzw. Leistungsfähigkeit der Kupplung wird durch die Eingangsdrehzahl der Wasserpumpe, die im allgemeinen 1,25mal die Motordrehzahl ist, und das Drehmoment des Kupplungsgebläses bestimmt. Im allgemeinen bestimmt der zum Kühlen des Fahrzeugs erforderliche Luftstrom das Drehmoment des Gebläses, wenn das Gebläse richtig ausgelegt ist.
Herkömmliche beschaufelte Kupplungsgebläse besitzen eine gewisse Anzahl von Schaufeln, üblicherweise fünf oder sieben, mit einem (nicht geneigten) Radialschaufelprofil. Das Material der Schaufeln kann entweder Stahl oder Aluminium oder Kunststoff sein. Diese Gebläse wurden in der Vergangenheit wegen ihrer Kühlleistung auf Kosten des Gebläsegeräusches verwendet, wenngleich der Geräuschpegel noch als akzeptabel angesehen wurde.
Die EP-A-282 074 offenbart ein Gebläse mit einer Anzahl Schaufeln, die um eine Nabe herum gleichmäßig verteilt sind, wobei die Schaufeln im wesentlichen identisch sind, jede Schaufel eine Vorderkante aufweist, die einen inneren Bereich, einen Zwischenbereich und einen äußeren Bereich besitzt, der Zwischenbereich bezüglich der Hinterkante der Schaufel in Vorwärtsrichtung geneigt und der äußere Bereich bezüglich der Hinterkante der Schaufel in Rückwärtsrichtung geneigt ist, und die Schaufel ein Anstellverhältnis hat, das mit dem Schaufelradius kontinuierlich größer wird.
Die US-A-4,411,598 offenbart ein Gebläse, bei dem das Anstellverhältnis über der Schaufellänge kontinuierlich größer wird.
Die US-A-2,269,287 offenbart ein Gebläse mit einer Schaufelspitzenrundung am Schaufelende, das jedoch in Vorwärtsrichtung geneigt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die erforderliche Kühlleistung erreicht oder sogar verbessert werden, während das vom Gebläse erzeugte Schalldruckniveau erheblich gedämpft werden kann. Außerdem ist das Gebläsedrehmoment geringer, was eine Verringerung der Kupplungsgröße ermöglicht, so daß sich eine Kostenersparnis verwirklichen lädt.
Eine Gebläseschaufel, die gemäß den allgemeinen Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist, besitzt eine neigungsveränderliche Vorderkante, welche einen inneren Bereich, einen Zwischenbereich und einen äußeren Bereich aufweist, derart, dar der Zwischenbereich eine größer werdende Neigung in Drehrichtung besitzt und der äußere Bereich eine kleiner werdende Neigung besitzt; das Anstellverhältnis wird in Abhängigkeit von einer Zunahme des Schaufelradius größer; entlang des äußeren Bereichs der Vorderkante wird die Anstellung der Schaufel auf einer definierten Krümmung in Abhängigkeit vom Schaufelradius und -winkel größer, um eine Schaufelspitzenrundung zu bilden.
Merkmale, Vorzüge und vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen, die ein derzeit bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung offenbaren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Teilansicht eines Gebläses gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile 3-3 in Fig. 1;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile 4-4 in Fig. 1;
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile 5-5 in Fig. 1;
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile 6-6 in Fig. 1;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das zum Erläutern bestimmter Aspekte der Erfindung von Nutzen ist;
Fig. 8, sind Diagramme, die zum Erläutern verschiedener As-9 u.10 pekte der Erfindung von Nutzen sind.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Die Fig. 1 bis 6 zeigen ein Gebläse 20 mit einer Anzahl identischer Schaufeln 22, die von einer Nabe 24 strahlenförmig abgehen. Das Gebläse ist eine zweiteilige Konstruktion aus einem metallischen Teil 26 und einem Kunststoffteil 28.
Jede Schaufel besitzt eine Vorderkante 30 und eine Hinterkante 32. Die Vorderkante hat eine sich ändernde Neigung, die aus einem inneren Bereich 34, einem Zwischenbereich 36 und einem äußeren Bereich 38 besteht. Die Hinterkante ist geradlinig. Zum Zwecke der Beschreibung verläuft der äußere Bereich 38 der Vorderkante von dem äußersten Ende des Zwischenbereichs 36 bis zu dem äußersten Ende der Hinterkante 32, so dar die Spitze (der radial äußere Abschnitt) der Schaufel als Teil der Vorderkante anzusehen ist.
Die Schaufel besitzt ferner ein Anstellverhältnis, das mit dem Schaufelradius kontinuierlich größer wird. Die Anstellung an einen gegebenen Radius von der Nabenmitte aus kann aus dem dimensionslosen Anstellverhältnis bestimmt werden, das wie folgt definiert ist:
2 π r / R tanθ, worin
r der Schaufelradius an einem gegebenen Schnitt
R der Gebläseradius von der Nabenmitte bis zur Schaufelspitze und
θ der Sehnenwinkel ist, wie er in Fig. 7 definiert wird.
Die Schaufel besitzt ferner eine Spitzenrundung, die in den Fig. 2 bis 6 mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet ist. Die Schaufelspitzenrundung kann durch die Größen dimensionslose projizierte Breite und dimensionslose Schaufellänge ausgedrückt werden, da diese beiden Größen in Fig. 7 definiert sind. Die dimensionslose projizierte Breite an einer bestimmten Stelle entlang der Schaufel wird dadurch bestimmt, dar man die mittlere projizierte Breite an dem dimensionslosen Radius, an dem die Schaufelspitzenrundung beginnt, nimmt und diesen Wert durch die projizierte Breite an dieser bestimmten Stelle dividiert. Die dimensionslose Schaufellänge ist die Schaufelsehnenlänge, multipliziert mit dem Sinus des Schaufelsehnenwinkels, geteilt durch X (Fig. 7). Die Länge von X wird auf die Vorderkante der Gebläseschaufel entlang der Schaufelspitzenrundung bezogen.
Die bevorzugten Schaufelparameter werden durch die Diagramme der Fig. 8, 9 und 10 graphisch wiedergegeben. Der innere Bereich 34 der Vorderkante der Schaufel verläuft von einem dimensionslosen Radius von 0,45 bis 0,57; der Zwischenbereich 36 von 0,57 bis 0,88; und der äußere Bereich 38 von 0,88 bis 1,00. Die Darstellung der Zeichnung gibt den inneren Bereich nicht als exakt neigungsfrei wieder, sondern zeigt vielmehr eine Schaufelverbreiterung bei ihrer Annäherung an die Nabe. Dies erfolgt aus Festigkeitsgründen.
Die bevorzugte Schaufelspitzenrundung beginnt bei einem dimensionslosen Radius von 0,91 und hat eine konstante Krümmung.
Die dimensionslose projizierte Breite als Funktion der Schaufellänge ist in Fig. 10 dargestellt. Ausgehend von der dimensionslosen Schaufellänge von 0 bis 0,035 ist die dimensionslose projizierte Breite konstant; von 0,035 bis 0,2 wird sie kontinuierlich größer; und von 0,2 bis 1,0 wird sie kontinuierlich kleiner.
Bestimmte andere Betrachtungen sind wichtig. Der Schaufelneigungswinkel darfan einem dimensionslosen Radius von 0,88 nicht größer als 40º sein, und an einem dimensionslosen Radius von 0,7 sollte der Schaufelneigungswinkel mindestens 0º betragen. Die Schaufelspitzenrundung muß eine konstante dimensionslose projizierte Breite über zumindest die ersten 3% der dimensionslosen Schaufellänge beibehalten. In dem Bereich der dimensionslosen Schaufellänge von 0,03 bis 0,2 wird die dimensionslose projizierte Breite kontinuierlich größer, und sie sollte mindestens um 3,5% größer als die mittlere projizierte Breite an einem dimensionslosen Radius von 0,91 sein. In dem verbleibenden Bereich der dimensionslosen Schaufellänge von 0,2 bis 1,0 wird die dimensionslose projizierte Breite kontinuierlich kleiner.
Die neue Schaufelauslegung macht eine beträchtliche Geräuschminderung für ein Kupplungsgebläse möglich, und gleichzeitig ist die Schaufelauslegung derart, daß der Gebläsewirkungsgrad eine Verringerung der Kupplungsgröße ermöglicht, was die Möglichkeit für eine Kosten- und Gewichtsersparnis schafft. Die Dämpfung des Gebläsegeräusches ist das Ergebnis der vorwärts geneigten Vorderkante in Verbindung mit der Schaufelspitzenrundung. Die Kombination dieser beiden Schaufelmerkmale ermöglicht ein Betriebsverhalten des Gebläses, das dem eines aus Kunststoff bestehenden, von einem elektrischen Motor betriebenen Kühlgebläses vergleichbar ist. Im Vergleich zu metallischen Kupplungsgebläsen erzielt das Gebläse der vorliegenden Erfindung eine Geräuschminderung von 6 bis 8 db.
Wenngleich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung offenbart und beschrieben wurde, versteht es sich jedoch, dar die Prinzipien der Erfindung aufandere äquivalente Ausführungsbeispiele anwendbar sind.

Claims

1. Gebläse (20) mit einer Anzahl Schaufeln (22), die um eine Nabe (24) herum gleichmäßig verteilt sind, wobei die Schaufeln im wesentlichen identisch sind, jede Schaufel eine Vorderkante (30) aufweist, die einen inneren Bereich (34), einen Zwischenbereich (36) und einen äußeren Bereich (38) besitzt, der Zwischenbereich (36) bezüglich der Hinterkante der Schaufel in Vorwärtsrichtung geneigt und der äußere Bereich (38) bezüglich der Hinterkante der Schaufel in Rückwärtsrichtung geneigt ist, und die Schaufel ein Anstellverhältnis hat, das mit dem Schaufelradius kontinuierlich größer wird, gekennzeichnet durch eine Schaufelspitzenrundung (40) in dem äußeren Bereich (38), in dem die Vorderkante der Schaufel in Rückwärtsrichtung geneigt ist, sowie dadurch, dar das Anstellverhältnis über der gesamten Länge der Schaufel größer wird.

2. Gebläse nach Anspruch 1, bei dem der Zwischenbereich (36) zwischen einem dimensionslosen Radius von 0,57 und 0,88 liegt und der äußere Bereich (38) zwischen einem dimensionslosen Radius von 0,88 und 1,00 liegt.

3. Gebläse nach Anspruch 2, bei dem die Schaufelspitzenrundung (40) an einem dimensionslosen Radius von 0,91 beginnt und im wesentlichen konstant ist.