DE69213399T2

DE69213399T2 - Lüfterzarge und Anwendung in einem Kraftfahrzeugmotorkühler

Info

Publication number: DE69213399T2
Application number: DE69213399T
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Vera
Original assignee: ECIA Equipements et Composants pour lIndustrie Automobile SA
Current assignee: Faurecia Cooling Systems SAS
Priority date: 1991-11-07
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2012-11-03
Also published as: FR2683599B1; FR2683599A1; US5342173A; DE69213399D1; EP0543694A1; ES2092657T3; EP0543694B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Lüfter und insbesondere eine verbesserte Verkleidung für diese Lüfter sowie deren Anwendung auf Lüftersätze, beispielsweise Kraftfahrzeuglüftersätze.
In zahlreichen industriellen Gebieten ist es notwendig, einem Kühler oder einem anderen Typ eines Wärmetauschers einen Lüfter zuzuordnen. Dies ist beispielsweise in der Kraftfahrzeugindustrie der Fall, wo die Kühler, die für die Kühlung des Wärmekraftmaschinenantriebs der Fahrzeuge oder aber die Wärmetauscher, die beispielsweise für die Klimatisierung des Fahrgastraums des Fahrzeugs verwendet werden, mit Lüftersätzen ausgerüstet sind.
Es ist bekannt, daß es nicht einfach ist, die durch eine Lüfterschraube verwirbelten Luftströme zu beherrschen, um den Wirkungsgrad bei konstantem Luftmassendurchsatz zu verbessern, ohne die für den Antrieb der Lüfterschraube notwendige Energie zu erhöhen und ohne außerdem den Schallpegel während des Betriebs erheblich anzuheben.
Es sind verschiedene Versuche gemacht worden. Die einen stützen sich auf das Profil der Blätter der Schraube, andere stützen sich auf die Verkleidung der Schraube, die dann aus einem dem Kühler oder dem Tauscher zugeordneten festen Teil und einem beweglichen Teil hergestellt ist, der den Spitzen der Lüfterblätter zugeordnet ist.
Eine Lösung des ersten Typs ist beispielsweise in der Druckschrift FR 2 603 953 dargestellt. Diese Druckschrift schlägt vor, den Blättern der Schraube ein Profil zu verleihen, derart, daß die Luftströme in der Nähe der Nabe, die die Fußenden der Blätter trägt, zentripedale Bahnen beschreiben, während die Luftströme in der Nähe der Spitzen der Blätter zentrifugalen Bahnen folgen. Eine Lösung des anderen Typs ist beispielsweise durch die Druckschrift EP 0 026 997 veranschaulicht. Diese Druckschrift schlägt vor, eine Verkleidung für einen Sauglüfter zu verwenden, der in Richtung der Luftströmung hinter dem Kühler angeordnet ist. Diese Verkleidung enthält einen festen Teil oder Diffusor mit einer zylindrischen Schürze sowie einen beweglichen Teil mit einem ringförmigen, profilierten Umfangsmantel, der an den Spitzen der Blätter der Schraube befestigt und koaxial zu dieser Schürze in der Weise angebracht ist, daß er sich in ihr drehen kann. In dem Versuch, die störenden Gegenströme zu verhindern, die zwischen der Schürze und dem Mantel von hinten nach vorn verlaufen, wird in der Weise vorgegangen, daß die Luftströme, die sich am nächsten an den Spitzen der Blätter befinden, ausgestoßen werden, um eine Fluidbarriere zu schaffen, die die Zirkulation solcher störender Gegenströme verhindert. Es ist indessen zu beobachten, daß diese Lösung, die im Prinzip einen unerwünschten Rückfluß des verwirbelten Fluids verhindert, zwischen der Schürze und dem Mantel ein verhältnismäßig großes Spiel benötigt.
Das Ziel der Erfindung ist, diesen Typ von Schwierigkeit zu beseitigen, insbesondere in dem Fall, in dem ein Lüfter in Richtung der Fluidströmung vor einem Kühler oder einem Tauscher angeordnet ist.
Die Erfindung hat eine verbesserte Verkleidung für einen Lüfter des Typs zum Gegenstand, der durch die Druckschrift EP 0 026 997 dargelegt wird, wobei sämtliche von ihr offenbarten Elemente, die für die Erfindung notwendig sind, im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben sind.
Die Erfindung hat außerdem die Anwendung einer solchen Verkleidung auf Lüftersätze, beispielsweise Kraftfahrzeuglüftersätze, zum Gegenstand.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung und der Ansprüche sowie bei der Untersuchung der beigefügten Zeichnungen, die lediglich beispielhaft gegeben sind und in denen
- Fig. 1 eine perspektivische, auseinandergezogene Teilansicht einer Ausführungsform einer Verkleidung gemäß der Erfindung in ihrer Anwendung auf einen Lüftersatz für einen Kraftfahrzeugkühler ist;
- Fig. 2 eine schematische Meridianschnittansicht einer Verkleidung gemäß der Erfindung ist;
- Fig. 3 ein lokaler Meridianschnitt einer Einzelheit von Fig. 2 ist, der zur Erleichterung der Darstellung nicht maßstabsgerecht ist; und
- Fig. 4 eine zu derjenigen von Fig. 3 analoge Ansicht einer Ausführungsvariante der Erfindung ist;
Da die Lüfter und insbesondere ihre Verkleidung, vor allem jene, die in der Kraftfahrzeugindustrie verwendet werden, in der Technik wohlbekannt sind, wird im folgenden nur beschrieben, was direkt oder indirekt die Erfindung betrifft. Alles weitere kann der Spezialist der betreffenden Technik aus den geläufigen herkömmlichen Lösungen nach Belieben entnehmen, um den besonderen Problemen, mit denen er konfrontiert ist, gegenüberzutreten.
Im folgenden bezeichnet das gleiche Bezugszeichen unabhängig von der Ausführungsform oder dessen Ausführungsvariante stets dasselbe homologe Element.
Zur bequemen Darstellung werden nacheinander die Bestandteile einer verbesserten Verkleidung für einen Lüfter gemäß der Erfindung beschrieben, bevor ihre Funktionsweise und ihre Konstruktion beschrieben werden.
Wie ersichtlich ist, enthält eine Lüfterverkleidung einen festen Teil 10, der gewöhnlich Diffusor genannt wird, und einen beweglichen Teil 20, gewöhnlich eine Schraube mit Mantel, die sich um eine Achse 200 drehen kann. Die Luftströme sind durch einen Pfeil schematisch dargestellt.
Der feste Teil 10 oder Diffusor enthält einen Befestigungsansatz 11, die für seine Befestigung an einem Tauscher E, einem Kühler oder dergleichen wie dargestellt vorgesehen ist. Dieser Diffusor enthält außerdem eine trichterförmige Düse 12 und eine Verbindungszone 13, über die diese trichterförmige Düse mit einer Schürze 14 verbunden ist. Die Schürze 14 ist vorzugsweise zylindrisch und zur Achse 200 koaxial, während der Befestigungsansatz 11 im allgemeinen dazu vorgesehen ist, an einem rechtwinkligen Tauscher E oder Kühler befestigt zu werden, obwohl die trichterförmige Düse 12 eine angenähert zylindrisch-pyramidenförmige Konfiguration besitzt, wobei sich der zylindrische Teil in bezug auf die Strömungsrichtung vor dem pyramidenförmigen Teil befindet. Dieser Diffusor enthält außerdem radiale Arme 15, beispielsweise drei Arme, die dazu vorgesehen sind, einen Elektromotor M für den Antrieb einer Welle zu unterstützen, an der die Nabe der Schraube oder des beweglichen Teils 20 angebracht ist.
Der bewegliche Teil oder die Schraube 20 enthält einen profilierten, ringförmigen Mantel, Blätter 22 und eine Nabe 23. Wie ersichtlich ist, ist dieser Mantel durch eine Innenwand 2101, eine Außenwand 2102 und eine hintere Stirnfläche 2103 begrenzt. Dieser Mantel 21 enthält einen Rand 211, einen Kranz 212 und eine Verlängerung 213. Jedes Blatt 22 enthält am äußeren Ende eine Spitze 221 und in der Nähe der Achse einen Fuß 222, eine Blattvorderkante 223 und eine Blatthinterkante 224. Die Spitzen 221 der Blätter sind dazu vorgesehen, mit dem Mantel 21 verbunden zu werden, während ihre Füße 222 dazu vorgesehen sind, mit der Nabe 23 verbunden zu werden.
Wie ersichtlich ist, ist die Verbindungszone 13 des Diffusors 10 insbesondere durch eine innere Oberfläche 131 des vorderen Endes 1310 begrenzt.
Die Abstände, um die die Achse 200 von der Innenwand 2101 und von der Außenwand 2102 des Mantels 21 beabstandet sind, sind, gemessen an der hinteren Stirnfläche 2103, mit R&sub1; bzw. R&sub2; bezeichnet.
Wie in den Figuren der Zeichnungen ersichtlich ist, ist der Mantel 21 in der Schürze 14 erfindungsgemäß in der Weise angebracht, daß seine hintere Stirnfläche 2103 sich im wesentlichen in einer Ebene P oder in deren unmittelbarer Umgebung befindet, welche zur Achse 200 senkrecht ist und im wesentlichen durch das vordere Ende 1310 der inneren Oberfläche 131 der Verbindungszone verläuft.
Kraft der vorteilhaften Anordnung, die eben angegeben worden ist, erweitert sich die die Schraube verlassende Luftströmung beginnend bei ihrem Eintritt in den Diffusor, indem sie an der Innenwand desselben "anhaftet". Dies hat die Wirkung, daß die Erzeugung einer Turbulenzzone minimiert oder sogar unterdrückt wird, welche sich im Zustand eines toroidförmigen Wirbels manifestiert, der zur Bildung einer Rückströmung zwischen der Schürze und dem Mantel beiträgt, die als Gegenströmung zirkulieren würde.
Um diese Wirkung zu verbessern, ist gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung auf der inneren Oberfläche 131 der Verbindungszone 13 des Diffusors 10 ein Wulst oder eine Stufe 132 angeordnet, der nach innen vorsteht und in der Nähe des vorderen Endes 1310 dieser Verbindungszone angeordnet ist. Dieser Wulst 132 weist eine profilierte Fläche 1321 für die Verbindung vorzugsweise mit einer ebenen Fläche 1322 auf, die als radialer Kranz konfiguriert ist. Diese Fläche 1321 ist von der Art, daß sie sich mit ihrer nähesten Zone in einem Abstand R von der Achse 200 befindet, der im wesentlichen gleich dem Abstand R&sub1; oder nur wenig von diesem verschieden ist, welcher diese Achse von der Innenwand 2101 des Mantels 21 trennt, gemessen an der hinteren Stirnfläche 2103. Gemäß der Erfindung befindet sich diese ebene Fläche in Form eines radialen Kranzes 1322 in der Ebene P oder in deren unmittelbarer Umgebung, die zur Achse 200 senkrecht ist und durch das vordere Ende 1310 der inneren Oberfläche 131 der Verbindungszone 13 verläuft.
Vorzugsweise erfüllt der Abstand R die Beziehung R = 1/3 (2R&sub1; + R&sub2;).
Die für den Wulst oder die Stufe 132 getroffenen Maßnahmen stellen eine physikalische oder aerodynamische Kontinuität der Innenwand 2101 des Mantels 21 mit der inneren Oberfläche 131 der Verbindungszone 13 praktisch ohne Unterbrechung der Kontinuität sicher.
Damit der Übergang so gering wie möglich ist, ist der axiale Abstand a zwischen der ebenen Fläche in Form des radialen Kranzes 1322 des Wulstes 132 und der hinteren Stirnfläche 2103 des Mantels 21 gleich dem radialen Abstand r ausgebildet, der die innere Oberfläche der Schürze 14 von der äußeren Wand 2102 des Mantels 21, die ihr zugewandt ist, trennt.
In dieser Weise kann sich die zentrifugale turbulente Strömung auf Höhe der Blattspitzen in den Diffusor erweitern, indem sie an seinen Wänden "anhaftet", beispielsweise durch den Coanda-Effekt.
Das Vorhandensein dieses Wulstes oder dieser Stufe, die auf irgendeine Weise ein mechanisches "Hindernis" oder ähnliches erzeugt, ermöglicht die Minimierung oder sogar die Reduzierung des Zirkulationsrückflusses zwischen dem hinteren Stauabschnitt der Schraube und dem vorderen Saugabschnitt.
Der feste Teil ist beispielsweise zum Teil oder vollständig aus Blech oder aus Kunstharz(en) hergestellt. Gleiches gilt für den beweglichen Teil.
Kraft der Erfindung nehmen die Kühlungsleistungen zu und wird der Lüfterwirkungsgrad erhöht.
Die Erfindung findet eine Anwendung insbesondere bei den Kühlem für Kraftfahrzeug-Wärmekraftmaschinen, entweder in Form von einfachen oder von doppelten Lüftersätzen, und insbesondere dann, wenn die Lüftersätze vor dem Kühler oder Tauscher angeordnet sind.
Damit sind sämtliche durch die Verkleidung gemäß der Erfindung geschaffenen Vorteile verstanden.

Claims

1. Verbesserte Verkleidung für Lüfter, die unter anderem versehen ist mit einem festen Teil, der zu einem Diffusor ausgebildet ist, der einen Befestigungsansatz (11), eine trichterförmige Düse (12) , eine Verbindungszone (13) und eine zylindrische Schürze (14) aufweist, und einem beweglichen Teil (20), der so beschaffen ist, daß er sich um eine Achse (200) drehen kann, und der einen profilierten, ringförmigen Umfangsmantel (21) aufweist, der dazu bestimmt ist, mit den Spitzen (221) von Blättern (22) einer Schraube verbunden zu werden, und der in dieser Schürze (14) koaxial in der Weise angebracht ist, daß er sich in ihr drehen kann, wobei dieser Mantel (21) in bezug auf die von der Achse (200) ausgehende Richtung durch eine Innenwand (2101), eine Außenwand (2102) und eine hintere Stirnfläche (2103) begrenzt ist, wobei die Verkleidung dadurch gekennzeichnet ist, daß diese Verbindungszone (13) insbesondere durch eine innere Oberfläche (131) mit einem vorderen Ende (1310) begrenzt ist und daß diese hintere Stirnfläche (2103) des Mantels (21) sich in einer Ebene (P) befindet, die zur Achse (200) senkrecht ist und durch das vordere Ende (1310) der inneren Oberfläche (131) der Verbindungszone (13) verläuft.

2. Verkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (131) der Verbindungszone (13) einen Wulst (132) trägt, der nach innen vorsteht und in der Nähe ihres vorderen Endes (1310) angeordnet ist, und daß sich die Fläche (1321) dieses Wulstes (132) in der am nächsten an der Achse (200) befindlichen Zone in einem Abstand (R) von dieser letzteren (200) befindet, welcher im wesentlichen gleich dem Abstand (R&sub1;) ist, der diese Achse (200) von der Innenwand (2101) des Mantels (21), gemessen an der hinteren Stirnfläche (2103), trennt.

3. Verkleidung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (132) nach vorn durch eine ebene Fläche (1322) in Form eines radialen Kranzes begrenzt ist und daß diese Fläche (1322) sich im wesentlichen in der Ebene (P) befindet, die zur Achse (200) senkrecht ist und durch das vordere Ende (1310) der inneren Oberfläche (131) der Verbindungszone (13) verläuft.

4. Verkleidung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (R), der die am nächsten an der Achse (200) befindliche Zone der Fläche (1321) des Wulstes (132) von dieser Achse (200) trennt, im wesentlichen die Beziehung R = 1/3 (2R&sub1; + R&sub2;) erfüllt, wobei R&sub1; und R&sub2; die Abstände sind, um die die Achse (200) von der Innenwand (2101) bzw. von der Außenwand (2102) des Mantels (21), jeweils gemessen an der hinteren Stirnfläche (2103), beabstandet ist.

5. Verkleidung nach irgendeinem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand (r) zwischen der inneren Oberfläche (141) der Schürze (14) und der Außenwand (2102) des Mantels (21), die ihr zugewandt ist, im wesentlichen gleich dem axialen Abstand (a) zwischen der ebenen Fläche in Form eines radialen Kranzes (1322) des Wulstes (132) und der hinteren Stirnfläche (2103) des Mantels ist.

6. Anwendung einer Verkleidung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 auf einen Kraftfahrzeuglüftersatz.