DE69934489T2

DE69934489T2 - Axiallüfter für Klimaanlage

Info

Publication number: DE69934489T2
Application number: DE69934489T
Authority: DE
Inventors: Wan Soo Kwangmyung Kim; Sim Won Kwangmyung Chin; Seung Chul Kwangmyung Park; Dong Soo Moon
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: EP1083391A2; CN1208554C; US6325597B1; JP2001082387A; CN1287226A; ES2279596T3; EP1083391B1; JP3284119B2; DE69934489D1; EP1083391A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Axiallüfter für eine Klimaanlage, der eine Nabe, die in Eingriff mit einer rotierenden Welle eines Motors ist; und mehrere Blätter, die im Eingriff mit der Nabe sind und sich in radialer Richtung von der Nabe bis zur Spitze des Blatts und in Richtung der Drehung von einer Vorderkante bis zur Hinterkante erstrecken, umfasst, wobei jedes Blatt einen Endteil, der einen Radius hat, welcher relativ groß im Vergleich zu mehreren Teilen des Blattes ist, und einen Nabenteil hat, der relativ klein im Vergleich zu mehreren Teilen des Blattes ist, wobei die Breite jedes Blattes zwischen der Vorderkante und der Hinterkante im Nabenteil kleiner als im Endteil ist.
Eine Klimaanlage ist eine Vorrichtung, die Luft verarbeiten und die verarbeitete Luft in einen bestimmten Innenraum liefern kann, wodurch sie die Luft in einem Raum oder Gebäude in einem sauberen zustand erhält, und wird in einen kompakten und einen aufgeteilten Typ klassifiziert.
Der oben genannte kompakte und der aufgeteilte Typ von Klimaanlagen haben dieselben Funktionen. Die Klimaanlage vom kompakten Typ, die eine integrierte Kühl- und Heizfunktion besitzt, wird jedoch mit einer Befestigungsvorrichtung durch Herstellen eines Loches in einem Fenster oder einer Wand installiert. Weiterhin wird beim aufgeteilten Typ eine Kühlvorrichtung in einem Raum als Zimmergerät und eine Wärmeabstrahlungs- und Kompressionsvorrichtung außerhalb des Raums als Freiluftgerät installiert. Die Kühlvorrichtung und die Wärmeabstrahlungs- und Kompressionsvorrichtung sind durch ein Kühlmittelrohr verbunden.
Die Klimaanlage vom aufgeteilten Typ, die zum Beispiel aus EP 0 877 167 A1 bekannt ist, wird erläutert.
Die Klimaanlage vom aufgeteilten Typ umfasst eine Zimmereinheit zur Realisierung einer Kühlfunktion, eine Freilufteinheit zur Realisierung einer Wärmeabstrahlungs- und Kompressionsfunktion und ein Kühlmittelrohr zum verbinden der Zimmer- und der Freilufteinheit.
Die Zimmereinheit absorbiert Wärme in einem bestimmten Innenraum, und die Freilufteinheit strahlt Wärme, die der Summe der Wärme, die im Innenraum absorbiert wurde, und der Wärme, die ein Kompressor an das Kühlmittel abgibt, entspricht, an die Außenluft ab.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Freilufteinheit der Klimaanlage vom aufgeteilten Typ einen Axiallüfter 1 zum Ansaugen der Innenluft, Erzeugen eines bestimmten Luftstroms, der zum Wärmeaustausch durch die Freilufteinheit verwendet wird, und Abgabe von Luft, einen Motor 3 zum Bereitstellen einer Antriebskraft für den Axiallüfter 1, einen Kompressor 5 zum Komprimieren eines Kühlmittels im Dampfzustand bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck, das aus der Zimmereinheit stammt, und zum Umwandeln desselben in ein Kühlmittel im Dampfzustand bei hoher Temperatur und hohem Druck, einen Außenwärmetauscher 7 zum Austausch von Wärme zwischen dem Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck und der Luft, die durch den Axiallüfter 1 angesaugt wurde, um dadurch dasselbe zu einem flüssigen Kühlmittel mit Umgebungstemperatur und hohem Druck kondensieren zu lassen, einen Sammler 8, der am Ansaugteil vom Kompressor 5 zum Entfernen von Verunreinigungen des Kühlmittels und um das flüssige Kühlmittel 5 daran zu hindern, in den Kompressor 5 zu fließen, installiert ist, und ein Gehäuse 10 zur Aufnahme der oben beschriebenen Elemente darin.
Das Gehäuse 10 umfasst eine Frontplatte 11 zur Bildung einer Vorderfläche der Freilufteinheit und eine Rückwand 13 zur Bildung sowohl der Seitenfläche als auch der Rückfläche. Die Rückwand 13 umfasst eine Saugöffnung 13a zum Ansaugen von Außenluft in das Innere des Gehäuses 10, und die Frontplatte 11 umfasst eine Austrittsöffnung 11a zur Abgabe der Innenluft vom Gehäuse 10 an die Umgebung.
Weiterhin wird ein Schutzgitter 12 an einem Teil der Austrittsöffnung 11a montiert, um eine Berührung mit dem Axiallüfter 1 zu verhindern, der mit hoher Drehzahl rotiert. In den Zeichnungen stellt die Bezugsnummer 4 eine Abdeckung dar, die den Strom von Luft lenkt, der aus der Austrittsöffnung 11a der Frontplatte 11 durch den Axiallüfter 1 abgegeben wird, und Bezugsnummer 6 stellt ein schallabsorbierendes Material dar, das den Kompressor 5 zur Verringerung von Geräuschen von Kompressor 5 umgibt.
Der Betrieb der oben beschriebenen Freilufteinheit wird erläutert.
Wenn das Kühlgas, das von Kompressor 5 komprimiert wird, dem Außenwärmetauscher 7 zugeführt wird, erfolgt ein Wärmetausch zwischen dem zugeführten Kühlmittel und der Luft, die in das Innere von Gehäuse 10 durch die Rotation des Axiallüfters 1 angesaugt wird, wodurch das Kühlmittel kondensiert und zu einem Kühlmittel bei Umgebungstemperatur und hohem Druck wird und die Temperatur der so angesaugten Luft sich erhöht.
Die Luft, die eine auf diese Weise erhöhte Temperatur besitzt, wird an die Außenseite von Axiallüfter 1 abgegeben.
Genauer gesagt wird die Luft, die in das Innere von Gehäuse 10 durch die Ansaugöffnung 13a der Rückwand 13 des Freiluftwärmetauschers 7 angesaugt wird, zur Außenseite durch den Axiallüfter 1 und die Austrittsöffnung 11a der Frontplatte 11 abgegeben.
Wenn der Kompressor 5 das Kühlmittel komprimiert, läuft das Kühlmittel durch das Innen-/Außenraumverbindungs-Kühlmittelrohr, das die Zimmereinheit mit der Freilufteinheit verbindet, so dass das Kühlmittel in den Wärmetauscher 7 fließt. Zu dieser Zeit, wenn der Axiallüfter 1 durch den Antrieb von Motor 3 rotiert, wird Luft durch die Ansaugöffnung 13a angesaugt, und es bildet sich ein bestimmter Luftstrom in der Luft, der durch die Austrittsöffnung 11a abgegeben wird. Der so gebildete Luftstrom ist in Kontakt mit dem Freiluftwärmetauscher 7, so dass das Kühlmittel kondensiert.
Das Kühlmittel, das durch den Freiluftwärmetauscher 7 zur Kondensation gebracht wurde, wird durch eine Ausdehnungsvorrichtung (nicht gezeigt) adiabatisch ausgedehnt und wird der Zimmereinheit (nicht gezeigt) durch das Innen-/Außenraumverbindungs-Kühlmittelrohr (nicht gezeigt) zugeführt.
Das Kühlmittel, das der Zimmereinheit zugeführt wurde, steht im Wärmeaustausch mit der Luft, die von einem Innenlüfter (nicht gezeigt) in den Innenwärmetauscher (nicht gezeigt) gesaugt wird, und ändert sich zu einem Kühlmittel niedriger Temperatur und niedrigem Dampfdruck. Zu dieser Zeit weist die Luft, die durch den Innenwärmetauscher durchgelaufen ist, eine Temperatur auf, die durch den Wärmetauscher abgesenkt wurde, und daher wird sie in den Innenraum geleitet, wo sie einen Kühlungsvorgang realisiert.
Kontinuierlich wird das Kühlmittel, das durch den Innenwärmetauscher der Zimmereinheit in einen Zustand mit niedriger Temperatur und niedrigem Dampfdruck gebracht wird, durch das Innen-/Außenraumverbindungs-Kühlmittelrohr zum Kompressor 5 geleitet.
Die oben beschriebene Funktionsweise wird wiederholt ausgeführt.
Im einzelnen fließt das Kühlmittel, das einem Wärmetausch in der Zimmereinheit unterzogen wird, durch das Innen-/Außenraumverbindungs-Kühlmittelrohr und ein Haupthahngehäuse 14, das an einem Teil der Freilufteinheit installiert ist, und wird im Kompressor 5 durch den Sammler 8, der zum Entfernen bestimmter Verunreinigungen und zum Verhindern des Eindringens des flüssigen Kühlmittels installiert ist, in Kompressor 5 eingeleitet.
Wie oben beschrieben, ist beim Betrieb der Freilufteinheit der Klimaanlage der Axiallüfter 1, der einen bestimmten Strom in der Luft erzeugt, wichtig.
Der Axiallüfter 1 ist nämlich so ausgelegt, dass eine bestimmte Menge von strömender Luft, die zur Erhöhung der Wärmeaustauscheffizienz zwischen dem Kühlmittel und der Luft erforderlich ist, erzeugt wird.
Um außerdem die Bedürfnisse des Kunden zu befriedigen, darf der Axiallüfter 1 nur wenig Energie verbrauchen. Geräusche durch die strömende Luft müssen verringert werden.
Um einen Lüfter herzustellen, der die oben beschriebenen Bedingungen erfüllt, ist eine intensive Untersuchung zur Änderung der Lüfterform durch Ändern verschiedener Lüfterkonstruktionsparameter durchgeführt worden.
Es gibt verschiedene Lüfterkonstruktionsparameter, die die Form des Lüfters bestimmen. Außerdem sind die Wirkungen, mit denen die oben beschriebenen Konstruktionsparameter die Leistung des Lüfters beeinflussen, kompliziert und vielfältig.
Wie in den 2, 4 und 5 gezeigt, gibt es als Lüfterkonstruktionsparameter, die die Form des Axiallüfters 1 beeinflussen, einen Durchmesser (2·Rt) eines Axiallüfters, einen Durchmesser (2·Rh) einer Blattnabe, die Anzahl der Lüfterblätter 2 und ihre Außenmaße, einen Steigungswinkel Φ in Bezug auf jedes Blatt 2, eine maximale Überhöhung (Cmax), einen Pfeilungswinkel θ, eine Blatttiefe (1), einen Nachlauf usw. Außerdem gibt es eine Vorderkante LE eines Blattes, eine Hinterkante TE und eine Kurvenform einer Blattspitze BT.
Wie in 2 gezeigt, stellt der Nachlauf unter den oben beschriebenen Abmessungen einen Grad dar, in dem die Lage des Querschnitts in einer ±Z-Richtung gemäß der radialen Position des Blatts abweicht, wenn man den Querschnitt aus einer Z-X-Ebene betrachtet. Die Beschreibungen der übrigen Abmessungen werden folgendermaßen bereitgestellt.
Im Axiallüfter 1, in dem die Form eines dreidimensionalen Blatts auf der Basis der oben beschriebenen Lüfterkonstruktionsparameter bestimmt wird, ist der Endabschnitt, der einen Radius aufweist, der groß im Vergleich zu mehreren Teilen von Blatt 2 ist, wichtig, weil die stärkste Strömung an der Blattspitze BT des Blattes auftritt.
Wie in 3 gezeigt, treten nach dem Ergebnis einer Messung der Schallintensität ständig Geräusche am Teil hinter Blatt 2 von Axiallüfter 1 auf, unabhängig von der radialen Koordinate von Blatt 2, insbesondere ohne Rücksicht auf die Teile der Nabe oder die Teile der Blattspitze.
Außerdem beeinflusst ein Teil (Nabenteil), der einen Radius aufweist, welcher kleiner als mehrere Teile von Blatt 2 des Axiallüfters 1 ist, die Erhöhung der Strömungsmenge nicht, erhöht aber den Energieverbrauch von Motor 3 und das Geräusch. Daher beeinflusst der oben beschriebene Teil (Nabenteil) die Luftströmungseffizienz an mehreren Teilen von Blatt 2 des Axiallüfters 1 nicht, erhöht aber den Energieverbrauch und die Geräuschentwicklung. Daher kann ein Abschnitt des Teils, der einen kleineren Radius aufweist, entfernt werden, um so eine geringe Geräuschentwicklung und einen hohen Wirkungsgrad des Axiallüfters 1 zu erreichen.
Aus dem US-Patent Nr. 5,312,230 ist ein Axiallüfter für eine Klimaanlage bekannt, die eine Nabe umfasst, welche in Eingriff mit der Welle eines Motors ist, und mehrere Blätter umfasst, welche in Eingriff mit der Nabe sind, wobei die Blätter sich in radialer Richtung von der Nabe aus bis zur Blattspitze und in Richtung der Drehung von einer Vorderkante bis zu einer Hinterkante erstrecken. Jedes Blatt umfasst einen Endteil, der einen Radius aufweist, welcher relativ groß im Vergleich mit mehreren Teilen des Blattes ist, und einen Nabenteil, der einen Radius aufweist, welcher relativ klein im Vergleich zu mehreren Teilen des Blattes ist. Weiterhin ist die Breite jedes Blattes zwischen der Vorderkante und der Hinterkante im Nabenteil kleiner als im Endteil.
Der bekannte Axiallüfter ist effizienter als der oben beschriebene, wie zum Beispiel in EP 0 877 167 A1 offenbart, erzeugt aber keinen ausreichenden Luftstrom für einen optimierten Wärmeaustausch des Wärmetauschers.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Axiallüfter für eine Klimaanlage bereitzustellen, der in der Lage ist, einen ausreichenden Luftstrom zu erzeugen, der für den Wärmeaustausch eines Wärmetauschers verwendet wird, indem ein Konstruktionsparameter eines Axiallüfters, der in einer Freilufteinheit einer Klimaanlage installiert ist, optimiert und der Energieverbrauch eines Motors und das Geräusch, das während der Luftströmung beim Betrieb eines Axiallüfters auftritt, verringert wird.
Um die oben angegebene Aufgabe zu erfüllen, wird ein Axiallüfter für eine Klimaanlage wie oben beschrieben bereitgestellt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass, wenn eine Koordinate angenommen wird, welche durch Berechnen eines Abstandes R in radialer Richtung des Blattes als Abstand vom Radius Rh bis zu Radius Rt an der Spitze des Blattes, auf einem dimensionslosen Verfahren beruhend, als "r" (r = (R – Rh)/(Rt – Rh)) berechnet wird, ein maximales Überhöhungsverhältnis Hc(r), welches das Verhältnis zwischen der maximalen Überhöhung Cmax und einer Blatttiefe 1 ist, einen Wert von 0,02±0,01 an der Nabe BH bei r = 0, einen Wert von 0,04±0,015 an der Spitze BT des Blattes bei r = 1 und einen Maximalwert von 0,05±0,02 bei einem Teil von r = 0,6 – 0,075 hat, wobei das maximale Überhöhungsverhältnis Hc(r) bei dem Teil von r = 0,6-0,75 größer als das maximale Überhöhungsverhältnis Hc(r) an der Nabe BH und größer als das maximale Überhöhungsverhältnis Hc(r) an der Spitze des Blattes ist.
Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung, die folgt, erkennbar.
Die vorliegende Erfindung wird besser aus der detaillierten Beschreibung, die hierin unten angeführt wird, und den begleitenden Zeichnungen, die nur zur Erläuterung dienen und daher keine Einschränkung der der vorliegenden Erfindung darstellen, verstanden werden.
1 ist eine Draufsicht, die den inneren Aufbau einer Freilufteinheit einer konventionellen Klimaanlage vom aufgeteilten Typ illustriert.
2 ist eine Draufsicht, die ein Blatt eines herkömmlichen Axiallüfters illustriert.
3 ist ein Diagramm von Messergebnissen für das Geräusch in radialer Richtung hinter einem konventionellen Axiallüfterblatt.
4 ist ein Draufsicht, die einen Axiallüfter für eine Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert.
5 ist eine Draufsicht, die einen Axiallüfter für eine Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert.
6 ist ein Diagramm für einen Vergleich des maximalen Überhöhungsverhältnisses in Bezug auf einen Koordinatenwert, der durch Verarbeiten eines Abstandes eines Lüfterblattes eines Axiallüfters in Radiusrichtung erhalten wird, welcher auf einem Abstand zwischen Nabenradius und einem Radius an einem Endteil eines Lüfterblattes beruht, zwischen der vorliegenden Erfindung und dem herkömmlichen Stand der Technik.
7 ist ein Diagramm, das eine Wechselbeziehung zwischen einem Strömungskoeffizienten und eines statischen Druckwirkungsgrades eines Axiallüfters zwischen der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik illustriert.
8 ist ein Diagramm, das eine Wechselbeziehung zwischen der strömenden Luftmenge und dem Energieverbrauch eines Axiallüfters zwischen der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik illustriert;
9 ist ein Diagramm, das eine Wechselbeziehung zwischen der strömenden Luftmenge und dem Geräusch eines Axiallüfters 20 zwischen der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik illustriert; und
10 ist eine Tabelle, die eine Veränderung eines maximalen Überhöhungsverhältnisses, die auf einer Änderung des Lüfterblattradius eines Axiallüfters und einer Blatttiefe beruht, gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Wie in den 4 und 5 gezeigt, umfasst ein Axiallüfter für eine Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung eine Nabe BH, die in die drehbare Welle eines Motors 13 eingreift, und mehrere Blätter 2, die an der Nabe BH montiert sind. Der Axiallüfter gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Optimieren der Lüfterkonstruktionsparameter (wie in Bild 2 gezeigt) ausgelegt, wie zum Beispiel ein Lüfterdurchmesser, ein Nabendurchmesser, die Zahl der Blätter 2, eine maximale Überhöhungsposition CP, ein Pfeilungswinkel θ, ein Steigungswinkel Φ, eine Blatttiefe 1, ein Abstand d zwischen den Blättern, um dadurch den Wirkungsgrad des Axiallüfters zu erhöhen.
Im Axiallüfter für eine Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt ein Lüfterdurchmesser 380±2 mm oder 400±2 mm, ein Nabendurchmesser 100±2μm, und die Zahl der Blätter 2 beträgt vier.
Weiterhin befindet sich die maximale Überhöhungsposition CP von Blatt 2 am Teil 0,7±0,02 der Blatttiefe 1 von der Vorderkante LE in Richtung zur Hinterkante TE und ist von der Blattnabe BH bis zur Blattspitze BT in einer Kurve geformt.
Hier repräsentiert die Vorderkante LE einen vorderen Endabschnitt in einer Richtung, in der der Lüfter dreht, und die Hinterkante TE repräsentiert einen hinteren Endabschnitt in einer Richtung, in der der Lüfter dreht. Die Blatttiefe 1 repräsentiert einen geraden Abstand zwischen der Vorderkante LE und der Hinterkante TE. Die maximale Überhöhungsposition CP repräsentiert eine Position, in der das Blatt 2 in vertikaler Richtung am weitesten von einer gedachten Linie (IL) entfernt ist, die zwischen der Blattspitze BT und der Blattnabe BH liegt, und die maximale Überhöhung Cmax repräsentiert einen vertikalen Abstand von der maximalen Überhöhungsposition CP zu der gedachten Linie (IL), die zwischen der Blattspitze BT und der Blattnabe BH liegt.
Weiterhin ist das maximale Überhöhungsverhältnis, welches das Verhältnis der maximalen Überhöhung Cmax und der Blatttiefe 1 ist, wie die Kombination von zwei Parabeln verteilt. Nimmt man an, dass eine Koordinate r, die den Abstand R in radialer Richtung von Blatt 2 darstellt, auf der Basis eines dimensionslosen Verfahrens verarbeitet wird, das einen Abstand vom Radius Rh der Nabe BH zum Radius Rt der Spitze des Blatts BT verwendet, wobei im dimensionslosen Verfahren die Nabe als 0 angegeben wird und die Spitze auf 1 gesetzt wird und die Spitze als positive Zahl kleiner als 1 proportional zum Abstand von der Nabe BH angegeben wird, dann wird in der vorliegenden Erfindung festgelegt, dass das maximale Überhöhungsverhältnis 0,02±0,01 an der Nabe bei r = 0, 0,04±0,015 an der Spitze des Blattes bei r = 1 und 0,05±0,02 beim Teil r = 0,6 – 0,75 ist.
Hier wird "r" auf der Basis von (R – Rh)/(Rt – Rh) berechnet. Rh wird vom Nenner und Zähler aus dem Grunde abgezogen, weil der Teil bei r = 0 nicht als Mitte der Nabe bestimmt wird, sondern als äußerer Rand der Nabe.
Die Werte werden jedoch an drei Stellen der Nabe BH bei r = 0, an der Spitze des Blatts bei r = 1 und an der Stelle angegeben, an der r das maximale Überhöhungsverhältnis aufweist. Die folgenden Gleichungen werden zum Berechnen der Werte in allen Bereichen von r = 0 – 1,5 verwendet. Maximales Überhöhungsverhältnis: Hc(r) = αr2 + βr + γ Gleichung 1
In Gleichung 1 ist, für den Fall, dass r<r_c ist, α gleich (a – b)/r 2 / c und β gleich –2αr_c und γ gleich "a".
Falls r≥r_c ist, gilt α = (c – b)/(1 – r_c)² und β = –2ar_c und γ = αr 2 / c – βr_c.
Im Ergebnis von mehreren Experimenten sind die Werte von a, b, c und r_c vorzugsweise 0,02, 0,05, 0,04 bzw. 0,7.
8 illustriert ein Ergebnis, das erhalten wird, wenn die Werte von a = 0,03, b = 0,07, c = 0,065 und r_c = 0,7 in der herkömmlichen Technik eingesetzt werden und eine Verteilung des maximalen Überhöhungsverhältnisses in der vorliegenden Erfindung ansetzt, wobei die oben beschriebenen Werte übernommen werden. In 6 repräsentiert die gestrichelte Linie den Stand der Technik, und die durchgehende Linie repräsentiert die vorliegende Erfindung.
Die Bildung des Pfeilungswinkels wird erklärt. Wie in 5 gezeigt, stellt der Pfeilungswinkel θ gemäß der vorliegenden Erfindung einen Winkel zwischen einer radialen Achse und einer gebogenen Mittellinie dar, die sich in der Mitte zwischen der Hinterkante und der Vorderkante von der Nabe bis zur Spitze des Blattes erstreckt.
In der vorliegenden Erfindung ist der Pfeilungswinkel Θ des Blattes 2 39-41° in einem Bereich mit r<0,5, und in dem Bereich von r≥0,5 erhöht sich der Pfeilungswinkel wie eine Parabel, so dass sich an der Spitze des Blattes ein Pfeilungswinkel θ von 46-50° ergibt.
Um weiterhin den Lüfterwirkungsgrad durch Entfernen von Teilen von Blatt 2, durch die sich ein höherer Energieverbrauch und stärkeres Geräusch ergibt, zu erhöhen, ohne den Luftströmungswirkungsgrad des Lüfters zu erhöhen, wird der Mittelteil zwischen der Vorderkante LE von Blatt 2 und der Hinterkante TE konkav in der Richtung geformt, in der die Blatttiefe 1 von Blatt 2 sich verringert, sodass die Fläche des Blattes sich verringert.
Die Form des Mittelteils der Vorderkante LE und der Hinterkante TE von Blatt 2 und die Blatttiefe 1 als Funktion von r kann sich hier ändern und wird auf der Basis der folgenden Gleichungen bestimmt. l = 95 + (158,2·r2 + 77·r) ± 2 (r<0,975)wobei für r≥0,975 die Möglichkeit besteht, verschiedene Veränderungen zu implementieren, die nicht auf einer bestimmten Gleichung beruhen, weil es schwierig ist, die Endteile des Lüfters zu formen und die Haltbarkeit des Lüfter schlecht ist.
Da zur Zeit die Zahl der Blätter vier beträgt, wird der Abstand d zwischen dem Blatt, wie in 2 gezeigt, und dem Blatt auf der Grundlage der folgenden Gleichung als Funktion von r bestimmt. d = π/2[r(Rt – Rh) + Rh] – [95 + (158,2·ar2 + 77·r] ± 2 wo r<0,975
Es wird ein bestimmtes Experiment ausgeführt, um die Leistungen des Axiallüfters gemäß der vorliegenden Erfindung und einen konventionellen Axiallüfter zu vergleichen, so dass die Diagramme von 7 und 8 erhalten werden.
7 illustriert ein Ergebnis des Experiments, das auf der Basis eines Luftströmungsmengenkoeffizienten φ durchgeführt wird, der ein dimensionsloser Wert der Luftströmungsmenge ist. In 7 repräsentiert die Linie "a" einen experimentellen Wert, der durch Anpassen eines Axiallüfters gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, und die Linie "b" repräsentiert einen experimentellen Wert, der durch Anpassen eines konventionellen Axiallüfters erhalten wurde.
Der Luftströmungskoeffizient φ ist folgendermaßen definiert.
wobei Q eine Luftströmungsmenge repräsentiert, D_t einen Durchmesser des Lüfters repräsentiert und D_n einen Durchmesser der Nabe repräsentiert
und N einen Drehwinkel repräsentiert und die statische Druckeffizienz π folgendermaßen definiert ist:
wobei P_s den statischen Druck, Q eine Luftströmungsmenge, T das Drehmoment und ω die Winkelgeschwindigkeit repräsentiert.
Weiterhin ist 8 ein Diagramm von experimentellen Ergebnissen zum Energieverbrauch im Vergleich bei derselben Luftströmungsmenge.
In 8 stellt die Linie "a" einen experimentellen Wert dar, der durch Anwenden des Axiallüfters gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, und die Linie "b" stellt einen experimentellen Wert dar, der durch Anwenden eines konventionellen Axiallüfters erhalten wurde.
9 ist ein Diagramm von experimentellen Ergebnissen von Geräuschen, die bei derselben Luftströmungsmenge verglichen werden. In 9 repräsentiert Linie "a" experimentelle Werte, die durch Anpassen eines Axiallüfters gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurden, und Linie "b" repräsentiert experimentelle Werte, die durch Anpassen eines konventionellen Axiallüfters erhalten wurden. Weiterhin bedeutet "CMM" die Einheit für die Luftströmungsmenge und ihre SI-Einheit ist "m³/min".
Wie in 7 bis 9 gezeigt, weist der Axiallüfter gemäß der vorliegenden Erfindung eine gute Luftströmungseffizienz auf der Basis eines erhöhten statischen Druckwirkungsgrades (η_s) auf. In der vorliegenden Erfindung verringert sich der Energieverbrauch um etwa 5 W im Vergleich zwischen der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik bei derselben Luftströmungsmenge. Weiterhin verringert sich das Geräusch um etwa 1 dB(A) bei derselben Luftströmungsmenge.
In der obigen Beschreibung wurde der Fall erklärt, dass der Durchmesser des Lüfters kleiner als 380 mm war. Falls der Durchmesser des Lüfters größer als 380 mm ist, wird Rt auf 190 mm für den Teil festgesetzt, in dem der Durchmesser des Lüfters 380 mm beträgt, um damit "r" zu berechnen und die Konstruktionsparameter zu bemessen. In dem Teil, in dem der Lüfterdurchmesser größer als 380 mm ist, werden die Konstruktionsparameter des Lüfters auf der Basis eines Extrapolationsverfahrens bestimmt.
10 zeigt eine Tabelle, die den Radius des Lüfterblatts des Axiallüfters gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert und eine Änderung des maximalen Überhöhungsverhältnisses als Funktion der Blatttiefe. Die Werte in der Tabelle werden als Grundwerte bei der Konstruktion des Lüfters verwendet.
Wenn man außerdem in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung annimmt, dass der Durchmesser des Axiallüfters 1 400 mm beträgt, werden die Werte von a = 0,02, b = 0,05, c = 0,0364 und r_c = 0,641 in Gleichung 1 eingesetzt, wodurch sich ein maximales Überhöhungsverhältnis einstellt.
Wie oben beschrieben, wird die Form des Blattes im Axiallüfter einer Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung durch Variieren der Lüfterkonstruktionsparameter, wie zum Beispiel der Fläche des Blattes und der Blatttiefe, geändert, so dass eine ausreichende Menge an Luftströmung für einen Wärmeaustauschbetrieb und zur Verringerung des Energieverbrauchs und der Motorgeräusche erreicht werden kann, wodurch ein hoher Wirkungsgrad des Lüfters realisiert wird.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für erläuternde Zwecke offengelegt wurde, wissen die Fachleute zu schätzen, dass verschiedene Modifizierungen, Zusätze und Ersetzungen möglich sind, ohne den Geltungsbereich, wie in den beigefügten Ansprüchen angeführt, zu verlassen.

Claims

Axiallüfter für eine Klimaanlage, umfassend: – eine Nabe (BH), die im Eingriff mit einer Welle eines Motors (13) ist; und – mehrere Blätter (2), die im Eingriff mit der Nabe (BH) sind und sich in radialer Richtung von der Nabe (BH) bis zur Spitze (BT) des Blatts und in Drehrichtung von einer Vorderkante (LE) bis zu einer Hinterkante (TE) erstrecken, wobei jedes Blatt (2) einen Endteil umfasst, der einen Radius aufweist, welcher relativ groß im Vergleich mit mehreren Teilen des Blattes (2) ist, und einen Nabenteil, der einen Radius aufweist, welcher relativ klein im Vergleich mit mehreren Teilen des Blattes (2) ist, wobei die Breite jedes Blattes (2) zwischen der Vorderkante (LE) und der Hinterkante (TE) am Nabenteil kleiner als am Endteil ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Annahme einer Koordinate, die durch Einrechnen eines Abstandes (R) in radialer Richtung von Blatt (2) in einen Abstand vom Radius (Rh) an der Nabe bis zu einem Radius (Rt) an der Spitze des Blattes (BT) auf der Basis eines dimensionslosen Verfahrens als r = (R – Rh)/(Rt – Rh) erhalten wird, ein maximales Wölbungsverhältnis (Hc(r)), welches das Verhältnis zwischen einer maximalen Wölbung (Cmax) und einer Blatttiefe (1) ist, einen Wert von 0,04±0,01 an der Nabe (BH) bei r = 0, einen Wert von 0,04±0,015 an der Spitze des Blatts (BT) bei r = 1 und einen Maximalwert von 0,05±0,02 an einem Teil bei r = 0,6 – 0,75 hat, wobei das maximale Wölbungsverhältnis (Hc(r)) am Teil mit r = 0,6 – 0,75 größer als das maximale Wölbungsverhältnis (Hc(r)) an der Nabe (BH) und größer als das maximale Wölbungsverhältnis (Hc(r)) an der Spitze des Blattes (BT) ist.
Lüfter nach Anspruch 1, worin unter der Annahme, dass ein Durchmesser des Axiallüfters 380±2 mm ist, ein Durchmesser der Nabe 100±2 mm ist und die Zahl der Blätter (2) 4 ist, eine Gleichung zur Berechnung des maximalen Wölbungsverhältnisses (Hc(r)) in einem ganzen Bereich von r = 0 bis r = 1 ist: Hc(r) = αr2 + βr + γIn der obigen Gleichung gilt im Fall r<r_c: α ist (a – b)/r 2 / c und β ist –2αr_c und γ ist a, und im Fall r = r_c gilt α = (c – b)/(1 – r_c)² und β = –2αr_c und γ = b – αr_c – βr_c, und hier werden die Werte von a = 0,02, b = 0,05, c = 0,04 und r_c = 0,7 eingesetzt.
Lüfter nach Anspruch 1, wobei die Position der maximalen Wölbung (Cmax) des Blattes (2) sich bei 0,7±0,02 der Blatttiefe (1) in einer Richtung von der Vorderkante (LE) zur Hinterkante (TE) befindet.
Lüfter nach Anspruch 1, wobei der Pfeilungswinkel (θ) von Blatt (2) 39-41° in einem Bereich von r<0,5 beträgt und sich parabelförmig bei einer Erhöhung von r in einem Bereich von r = 0,5 erhöht und 46-50° an der Spitze des Blattes (BT) beträgt.
Lüfter nach Anspruch 2, wobei eine Änderung der Blatttiefe (1) als Funktion von r durch die Gleichung l = 95 + (158,2·r² + 77·r) ± 2 (r<0,975) bestimmt wird.
Lüfter nach Anspruch 5, wobei eine Änderung eines Abstandes (d) zwischen den Blättern (2) auf der Basis der Gleichung d = π/2[r(Rt – Rh) + Rh] – [95 + (158,2·ar2 + 77·r] ± 2für r<0,975 bestimmt wird.
Lüfter nach Anspruch 1, wobei unter der Annahme, dass ein Durchmesser des Axiallüfters 400±2 mm beträgt, ein Durchmesser der Nabe (BH) 100±2 mm beträgt und die Zahl der Blätter (2) 4 ist, die Gleichung zum Berechnen des maximalen Wölbungsverhältnisses (Hc(r)) im ganzen Bereich r = 0 bis r = 1. Hc(r) = αr2 + βr + γist; in der obigen Gleichung gilt im Fall r<r_c: α ist (a – b)/r 2 / c und β ist –2αr_c und γ ist a, und im Fall r = r_c gilt α = (c – b)/(1 – r_c)² und β = –2αr_c und γ = b – αr 2 / c – βr_c, und hier werden die Werte von a = 0,02, b = 0,05, c = 0,0364 und r_c = 0,641 eingesetzt.
Lüfter nach Anspruch 1, wobei unter der Annahme, dass der Durchmesser das Axiallüfters 400±2 mm beträgt, der Durchmesser der Nabe 100±2 mm beträgt und die Zahl der Blätter (2) 4 ist, eine Gleichung zum Berechnen des maximalen Wölbungsverhältnisses (Hc(r)) im ganzen Bereich r = 0 bis r = 1: Hc(r) = αr2 + βr + γist; in der obigen Gleichung gilt im Fall r<r_c: α ist (a – b)/r 2 / c und β ist –2αr_c und γ ist a, und im Fall r = r_c gilt α = (c – b)/(1 – r_c)² und β = –2αr_c und γ = b – αr 2 / c – βr_c, und das maximale Wölbungsverhältnis (Hc(r)) wird durch Einsetzen der Werte von a = 0,02, b = 0,05, c = 0,04 und r_c = 0,7 an dem Teil bestimmt, an dem der Durchmesser des Lüfters auf der Extrapolation beruhend in einem Teil bestimmt wird, in dem der Durchmesser des Lüfters größer als 380 mm ist.