EP1070851A2 - Gebläse - Google Patents

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EP1070851A2
EP1070851A2 EP00115430A EP00115430A EP1070851A2 EP 1070851 A2 EP1070851 A2 EP 1070851A2 EP 00115430 A EP00115430 A EP 00115430A EP 00115430 A EP00115430 A EP 00115430A EP 1070851 A2 EP1070851 A2 EP 1070851A2
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EP
European Patent Office
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damping
blower housing
blower
sound
box
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EP00115430A
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English (en)
French (fr)
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EP1070851B1 (de
EP1070851A3 (de
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Andreas Dr. Eilemann
Jörg Dipl.-Ing. Kilian
Franz Veitl
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Bayerische Motoren Werke AG
Mahle Behr GmbH and Co KG
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Bayerische Motoren Werke AG
Behr GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/663—Sound attenuation
    • F04D29/665—Sound attenuation by means of resonance chambers or interference
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/40—Organic materials
    • F05D2300/43—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber

Definitions

  • the invention relates to a blower, in particular for ventilation the passenger compartment of a motor vehicle with the in The preamble of claim 1 mentioned features.
  • the impeller rotating in such fans produces when conveying an airflow noises whose Sound energy at least partially together with the funded Airflow through a ventilation duct into the passenger compartment reaches and there to an undesirably high noise level leads.
  • DE 36 39 138 A1 discloses a sound-absorbing fan housing known with wall areas made of a foam-coated Support frames exist.
  • the foam has it a sound-absorbing and the supporting structure a load-bearing one Function.
  • a certain thickness of the foam is required, for which there is not always sufficient installation space is.
  • EP 0 412 454 B1 shows a housing of a single-flow radial fan with a sound-absorbing effect. This is about one Blower wheel arranged a spiral housing, which consists of a hard, porous and multi-layer material. A Layer of this material has a thickness direction and also variable with the surface direction specific weight. This is supposed to be the sound insulation properties adapted to local conditions and overall be improved to save space. The manufacture of a such a housing requires a high level of technology.
  • the invention has for its object a generic To create blowers that reduce noise emissions is.
  • the invention is based on the idea of an impeller generated sound waves several times by one Damping surface made of sound-absorbing material to lead. Every time the sound waves pass through it Part of the sound energy is dissipated, which is why the damping area compared to known ones sound-absorbing surfaces thin and simple can be. This is a noise-reduced fan created that is simple and low Has construction volume.
  • This idea is implemented by using a blower housing Damping surface made of a damping sound-permeable Has material and the blower housing in turn from one made of a sound reflecting material Reflection box enclosed in the area of the damping surface becomes.
  • the reflection box forms with the blower housing and the damping surface has a resonance space.
  • the ones from Blower wheel generated sound waves propagate through the Damping surface in the resonance room, where it Passed through the damping surface for the first time become. After passing through the resonance room, they are from reflected on the wall and hit the wall a second time Damping surface. When passing through the Damping surface, this time back to the fan wheel, the Sound waves dampened one more time, causing the Sound level reaches the desired low level.
  • the Reflection boxes do not need any additional components be, because in many known fan designs, by the function of the fan requires a suitable box is available. Especially with double-flow radial fans
  • the blower housing is with two separate inlet openings in the form of a volute from an overflow box to Air is supplied to both inlet openings.
  • the existing overflow box can be used without additional effort and space requirements Reflection box be formed.
  • the damping surface is in simply formed by a supporting lattice structure, which is covered with a damping membrane, whereby the wall thickness can be kept very low.
  • the damping surface and in particular the entire blower housing made of foamed Plastic formed, what with manufacturing technology can be realized with little effort.
  • This training allowed also in a simple way, one to protect the Inlet grille provided by foaming to be attached to the blower housing.
  • a blower housing 1 shows a radial fan with an axis 13 rotatable radial impeller 3 to promote Air.
  • a blower housing 1 the wall areas of which Fan coil 10, encloses the impeller 3 so that an outflow opening 12 remains on the circumference.
  • the Inlet opening 9 is covered with an inlet grille 8.
  • the blower housing can be one or more separate on the Damping surfaces 2 arranged on the circumferential side or on the Have damping surfaces 2 'arranged on the end face.
  • the exemplary embodiment shown is the entire blower housing 1 as a coherent damping surface 2, 2 ' formed in which the blower housing 1 from a damping sound-permeable material, and especially foamed Plastic is formed.
  • the reflection box 4 is as an overflow box 11 with a substantially square Floor plan designed and encloses the blower housing 1 partially in the area of the damping surfaces 2, 2 '.
  • a corner of the overflow box 11 is in the area of Outflow opening 12 arranged; in the remaining three corners forms the overflow box 11 together with the blower housing 1 and the damping surfaces 2 each have a circumferential side Resonance room 5.
  • the reflection box 4 consists of sound reflecting material, preferably made of injection molded plastic.
  • the inlet grille 8 covers the Inlet opening 9 and can with the blower housing 1 through Gluing, welding, screwing or by means of Snap connectors to be connected.
  • the inlet grille 8 in the edge region 14 of the Inlet opening 9 into the material of the blower housing 1 foamed.
  • the reflection box 4 in Area of the resonance room 5 additionally sound-absorbing material.
  • the blower according to the invention can be a single-flow blower his.
  • the blower housing 1 can then be double-walled be, the second wall soundproofing properties may have.
  • To reinforce noise reduction is a space between in the double-walled version the walls required. From that shown in Fig. 2 View of the embodiment of FIG. 1 is clear that this is a double-flow radial fan each with an inlet opening 9 on the two end faces of the blower housing 1.
  • the blower housing 1 is one Overflow box 11 so enclosed that both Inlet openings 9 together through the suction openings 15 be supplied with fresh air. The fresh air flow serves also for cooling the dashed line Blower motor 16.
  • the Overflow box 11 also in the area of the two end faces of the blower housing 1 a reflection box 4, which in turn together with the blower housing 1 and its damping surfaces 2 'on the end face each Room 5 'forms.
  • the two front spaces 5 ' are in Embodiment shown over the three in Fig. 1st illustrated circumferential spaces 5 to one another connected resonance room 5, 5 'connected.
  • the blower housing 1 can also on its circumference or Have one or more damping surfaces 2 on the end faces, each of a support grid 7 and a support grid 7 covering damping membrane 6 exist.
  • damping surfaces designed in this way 2 arranged on the circumference of the blower housing 1.
  • the blower shown corresponds to the embodiment 1 and 2, so that the damping surfaces 2 together with the blower housing 1 and as a reflection box 4 executed overflow box 11 in three its corners each form a circumferential resonance chamber 5.
  • section IV-IV of FIG. 3 shown in FIG. 4 shown that the of a damping membrane 6 and a Support grid 7 existing damping surfaces 2 in the circumferential direction 7 are extended so far that they interlock pass over and form a single damping surface 2.
  • the fan is designed with two flow channels Inlet opening 9 on the two end faces of the Blower housing 1.
  • the blower housing 1 is from an overflow box 11 enclosed, which also forms the reflection box 4.
  • the Reflection box 4 forms together with the blower housing 1 and the damping surface 2 a coherent Resonance room 5, 5 ', which consists of two ends of the Blower housing 1 arranged spaces 5 'as well as in FIG. 3 consists of three circumferential rooms 5.

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Abstract

Ein Gebläse, insbesondere zur Belüftung des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges, besteht aus einem Gebläsegehäuse (1) mit eine Gebläsespirale (10) bildenden Wandbereichen, die zumindest teilweise als eine geräuschdämpfende Dämpfungsfläche (2) ausgebildet sind, und einem in dem Gebläsegehäuse (1) angeordneten Radialgebläserad (3). Die Dämpfungsfläche (2) ist dabei aus einem dämpfend schalldurchlässigen Material gebildet. Das Gebläsegehäuse (1) wird im Bereich der Dämpfungsfläche (2) von einem Reflexionskasten (4) so umschlossen, daß der Reflexionskasten (4) zusammen mit dem Gebläsegehäuse (1) und der Dämpfungsfläche (2) einen geräuschdämpfenden Resonanzraum (5) bildet. Der Reflexionskasten (4) ist aus einem schallreflektierenden Material gefertigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gebläse, insbesondere zur Belüftung des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Das in solchen Gebläsen drehend arbeitende Gebläserad erzeugt bei der Förderung eines Luftstromes Geräusche, deren Schallenergie zumindest teilweise zusammen mit dem geförderten Luftstrom durch einen Lüftungskanal in den Fahrgastraum gelangt und dort zu einem unerwünscht hohen Geräuschpegel führt.
Aus der DE 36 39 138 A1 ist ein schalldämpfendes Gebläsegehäuse bekannt mit Wandbereichen, die aus einem schaumstoffummantelten Stützgerippe bestehen. Der Schaumstoff hat dabei eine schalldämpfende und das Stützgerippe eine tragende Funktion. Zur Erzielung einer wirkungsvollen Schalldämpfung ist dabei jedoch eine bestimmte Dicke des Schaumstoffs erforderlich, wofür nicht immer ausreichend Bauraum vorhanden ist.
Die EP 0 412 454 B1 zeigt ein Gehäuse eines einflutigen Radialgebläses mit schalldämmender Wirkung. Dabei ist um ein Gebläserad ein Spiralgehäuse angeordnet, welches aus einem harten, porösen und mehrschichtigen Material besteht. Eine Schicht dieses Materials weist ein mit der Dickenrichtung und auch mit der Oberflächenrichtung veränderliches spezifisches Gewicht auf. Dadurch sollen die Schalldämmeigenschaften den örtlichen Gegebenheiten angepaßt und insgesamt platzsparend verbessert werden. Die Fertigung eines solchen Gehäuses erfordert einen hohen Technologieaufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Gebläse zu schaffen, bei dem die Geräuschemission reduziert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Gebläse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die von einem Gebläserad erzeugten Schallwellen mehrfach durch eine Dämpfungsfläche aus dämpfend schalldurchlässigem Material zu leiten. Bei jedem Durchgang der Schallwellen durch diese Dämpfungsfläche wird ein Teil der Schallenergie dissipiert, weshalb die Dämpfungsfläche im Vergleich zu bekannten schalldämmenden Flächen dünn und in einfacher Bauweise ausgeführt sein kann. Dadurch ist ein geräuschreduziertes Gebläse geschaffen, das einfach aufgebaut ist und ein geringes Bauvolumen aufweist.
Diese Idee wird umgesetzt, indem ein Gebläsegehäuse eine Dämpfungsfläche aus einem dämpfend schalldurchlässigen Material aufweist und das Gebläsegehäuse seinerseits von einem aus einem schallreflektierenden Material gefertigten Reflexionskasten im Bereich der Dämpfungsfläche umschlossen wird. Der Reflexionskasten bildet mit dem Gebläsegehäuse und der Dämpfungsfläche einen Resonanzraum. Die vom Gebläserad erzeugten Schallwellen breiten sich durch die Dämpfungsfläche in den Resonanzraum aus, wobei sie beim Durchgang durch die Dämpfungsfläche ein erstes Mal gedämpft werden. Nach Durchlaufen des Resonanzraumes werden sie von der Wand reflektiert und treffen ein zweites Mal auf die Dämpfungsfläche. Beim erneuten Durchgang durch die Dämpfungsfläche, diesmal zurück zum Gebläserad, werden die Schallwellen ein weiteres Mal gedämpft, wodurch der Schallpegel das gewünschte niedrige Niveau erreicht. Der Reflexionskasten braucht dabei kein zusätzliches Bauteil zu sein, da in vielen bekannten Gebläsekonstruktionen, durch die Funktion des Gebläses bedingt, ein geeigneter Kasten vorhanden ist. Insbesondere bei zweiflutigen Radialgebläsen mit zwei getrennten Einlauföffnungen ist das Gebläsegehäuse in Form eines Spiralgehäuses von einem Überströmkasten zur Versorgung beider Einlauföffnungen mit Luft umschlossen. Der konstruktionsbedingt vorhandene Überströmkasten kann dabei ohne zusätzlichen Aufwand und Platzbedarf als Reflexionskasten ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausbildung ist die Dämpfungsfläche in einfacher Weise durch eine tragende Gitterstruktur ausgebildet, die mit einer Dämpfungsmembran bespannt ist, wodurch die Wandstärke sehr gering gehalten werden kann.
In einer anderen bevorzugten Ausbildung ist die Dämpfungsfläche und insbesondere das ganze Gebläsegehäuse aus aufgeschäumtem Kunststoff gebildet, was fertigungstechnisch mit geringem Aufwand zu realisieren ist. Diese Ausbildung erlaubt auch in einfacher Weise, ein zum Schutz der Einlauföffnung vorgesehenes Einlaufgitter durch Einschäumen am Gebläsegehäuse zu befestigen.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1
Ein Radialgebläse mit geöffnetem Reflexionskasten und einer Gebläsespirale aus aufgeschäumten Kunststoff in schematischer Darstellung,
Fig. 2
das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in einem schematischen Schnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1,
Fig. 3
eine Variante des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 mit einem Stützgitter und einer Dämpfungsmembran,
Fig. 4
das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 in einem schematischen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3.
Fig. 1 zeigt ein Radialgebläse mit einem um eine Achse 13 drehbar beweglichen Radialgebläserad 3 zur Förderung von Luft. Ein Gebläsegehäuse 1, dessen Wandbereiche eine Gebläsespirale 10 bilden, umschließt das Gebläserad 3 so, daß umfangseitig eine Ausströmöffnung 12 verbleibt. Auf seiner Stirnseite weist das Gebläsegehäuse 1 im Bereich der Achse 13 des Gebläserades 3 eine Einlauföffnung 9 auf. Die Einlauföffnung 9 ist mit einem Einlaufgitter 8 abgedeckt. Das Gebläsegehäuse kann eine oder mehrere separate, auf der Umfangseite angeordnete Dämpfungsflächen 2 oder auf der Stirnseite angeordnete Dämpfungsflächen 2' aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das gesamte Gebläsegehäuse 1 als eine zusammenhängende Dämpfungsfläche 2, 2' ausgebildet, in dem das Gebläsegehäuse 1 aus einem dämpfend schalldurchlässigen Material, und insbesondere aus aufgeschäumtem Kunststoff gebildet ist. Der Reflexionskasten 4 ist als Überströmkasten 11 mit einem im wesentlichen viereckigen Grundriß ausgebildet und umschließt das Gebläsegehäuse 1 teilweise im Bereich der Dämpfungsflächen 2, 2'. Eine Ecke des Überströmkastens 11 ist im Bereich der Ausströmöffnung 12 angeordnet; in den übrigen drei Ecken bildet der Überströmkasten 11 zusammen mit dem Gebläsegehäuse 1 und den Dämpfungsflächen 2 je einen umfangseitigen Resonanzraum 5. Der Reflexionskasten 4 besteht aus schallreflektierendem Material, vorzugsweise aus spritzgegossenem Kunststoff. Das Einlaufgitter 8 deckt die Einlauföffnung 9 ab und kann mit dem Gebläsegehäuse 1 durch Verklebung, Verschweißung, Verschraubung oder mittels Schnappverbindern verbunden sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Einlaufgitter 8 im Randbereich 14 der Einlauföffnung 9 in das Material des Gebläsegehäuses 1 eingeschäumt. Desweiteren kann der Reflexionskasten 4 im Bereich des Resonanzraumes 5 zusätzlich mit schalldämpfendem Material ausgekleidet sein.
Das erfindungsgemäße Gebläse kann ein einflutiges Gebläse sein. Das Gebläsegehäuse 1 kann dann doppelwandig ausgeführt sein, wobei die zweite Wand schalldämmende Eigenschaften haben kann. Zur Verstärkung der Schallreduzierung ist bei doppelwandiger Ausführung ein Zwischenraum zwischen den Wänden erforderlich. Aus der in Fig. 2 gezeigten Ansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 wird deutlich, daß es sich hier um ein zweiflutiges Radialgebläse handelt mit je einer Einlauföffnung 9 auf den beiden Stirnseiten des Gebläsegehäuses 1. Das Gebläsegehäuse 1 wird von einem Überströmkasten 11 so umschlossen, daß beide Einlauföffnungen 9 gemeinsam durch die Ansaugöffnungen 15 mit Frischluft versorgt werden. Der Frischluftstrom dient dabei auch zur Kühlung des gestrichelt dargestellten Gebläsemotors 16. Durch diese Funktion bedingt bildet der Überströmkasten 11 auch im Bereich der beiden Stirnseiten des Gebläsegehäuses 1 einen Reflexionskasten 4, welcher seinerseits zusammen mit dem Gebläsegehäuse 1 und dessen stirnseitigen Dämpfungsflächen 2' je einen stirnseitigen Raum 5' bildet. Die beiden stirnseitigen Räume 5' sind im gezeigten Ausführungsbeispiel über die drei in Fig. 1 dargestellten umfangseitigen Räume 5 miteinander zu einem zusammenhängenden Resonanzraum 5, 5' verbunden.
Das Gebläsegehäuse 1 kann auch auf seinen Umfangs- oder Stirnseiten eine oder mehrere Dämpfungsflächen 2 aufweisen, die je aus einem Stützgitter 7 und einer das Stützgitter 7 bespannenden Dämpfungsmembran 6 bestehen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind derart gestaltete Dämpfungsflächen 2 umfangseitig des Gebläsegehäuses 1 angeordnet. In seinen übrigen Merkmalen entspricht das gezeigte Gebläse dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2, so daß die Dämpfungsflächen 2 zusammen mit dem Gebläsegehäuse 1 und dem als Reflexionskasten 4 ausgeführten Überströmkasten 11 in drei seiner Ecken je einen umfangseitigen Resonanzraum 5 bilden.
In dem in Fig. 4 dargestellten Schnitt IV-IV der Fig. 3 ist gezeigt, daß die aus einer Dämpfungsmembran 6 und einem Stützgitter 7 bestehenden Dämpfungsflächen 2 in Umfangsrichtung 7 so weit ausgedehnt sind, daß sie ineinander übergehen und eine einzige Dämpfungsfläche 2 bilden. Wie in Fig. 2 ist das Gebläse zweiflutig ausgebildet mit je einer Einlauföffnung 9 auf den beiden Stirnseiten des Gebläsegehäuses 1. Zur Versorgung der Einlauföffnungen 9 mit Luft ist das Gebläsegehäuse 1 von einem Überströmkasten 11 umschlossen, der auch den Reflexionskasten 4 bildet. Der Reflexionskasten 4 bildet zusammen mit dem Gebläsegehäuse 1 und der Dämpfungsfläche 2 einen zusammenhängenden Resonanzraum 5, 5', der sowohl aus zwei stirnseitig des Gebläsegehäuses 1 angeordneten Räumen 5' als auch nach Fig. 3 aus drei umfangseitigen Räumen 5 besteht.

Claims (7)

  1. Gebläse, insbesondere zur Belüftung eines Fahrzeuginnenraums, bestehend aus einem Gebläsegehäuse (1) mit eine Gebläsespirale (10) bildenden Wandbereichen, die zumindest teilweise als eine geräuschdämpfende Dämpfungsfläche (2) ausgebildet sind, sowie einem in dem Gebläsegehäuse (1) angeordneten Radialgebläserad (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsfläche (2) aus einem dämpfend schalldurchlässigen Material gebildet ist, und daß das Gebläsegehäuse (1) im Bereich der Dämpfungsfläche (2) von einem aus einem schallreflektierenden Material betehenden Reflexionskasten (4) so umschlossen wird, daß der Reflexionskasten (4) zusammen mit dem Gebläsegehäuse (1) und der Dämpfungsfläche (2) einen geräuschdämpfenden Resonanzraum (5) bilden.
  2. Gebläse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse als zweiflutiges Radialgebläse mit einem Überströmkasten (11) ausgebildet ist, wobei der Reflexionskasten (4) durch den Überströmkasten (11) gebildet ist.
  3. Gebläse nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsfläche (2) aus einem mit einer schalldurchlässigen Dämpfungsmembran (6) bespannten Stützgitter (7) besteht.
  4. Gebläse nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsfläche (2) aus einem aufgeschäumten, dämpfend schalldurchlässigen Kunststoff besteht.
  5. Gebläse nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläsegehäuse (1) aus einem aufgeschäumten, dämpfend schalldurchlässigen Kunststoff besteht.
  6. Gebläse nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläsegehäuse (1) eine mit einem Einlaufgitter (8) abgedeckte Einlauföffnung (9) aufweist, und daß das Einlaufgitter (8) im Randbereich (14) der Einlauföffnung (9) durch Einschäumen mit dem Gebläsegehäuse (1) verbunden ist.
  7. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionskasten (4) aus Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen besteht.
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