EP1847717B1 - Gehäuse für Radialgebläse - Google Patents

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EP1847717B1
EP1847717B1 EP20070006905 EP07006905A EP1847717B1 EP 1847717 B1 EP1847717 B1 EP 1847717B1 EP 20070006905 EP20070006905 EP 20070006905 EP 07006905 A EP07006905 A EP 07006905A EP 1847717 B1 EP1847717 B1 EP 1847717B1
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EP
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radial blower
rotor according
drum rotor
offset
radius
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EP20070006905
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EP1847717A3 (de
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Thomas Otto
Dieter Sartorius
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Mahle Behr GmbH and Co KG
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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
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4226—Fan casings
    • F04D29/4233—Fan casings with volutes extending mainly in axial or radially inward direction

Definitions

  • the invention relates to a drum rotor radial fan, in particular for a motor vehicle air conditioning system, according to the preamble of claim 1.
  • an intake fan is provided, which sucks circulating air from the vehicle interior and / or fresh air from the environment, then the motor vehicle air conditioning or a simple heater for tempering or heating supplies, and subsequently the tempered or heated air over a Distributed air duct network as needed and with the help of additional flaps regulated in the vehicle interior initiates.
  • a centrifugal fan with a rotor which is arranged on a shaft, and a housing having a drive opening, a suction and a discharge nozzle known.
  • the discharge nozzle can be brought by 180 ° on the opposite side, and is rotatable by 360 ° along the housing circumference.
  • the spiral housing is formed extended in the axial direction over the entire circumference, wherein the are formed parallel to each other in two opposite, arranged in the radial direction with respect to the axis of rotation of the rotor sides of the spiral housing, as in Fig. 2 the published patent application.
  • the US 5,839,879 A discloses a radial fan with an enlarged to reduce noise in the axial direction volute casing.
  • the axial expansion is continuous, wherein between the side adjacent to the rotor side surface and the blades of the rotor opposite outer wall of the spiral housing, a slope at an angle of 15 to 75 ° to the radial direction is provided, which serves for axial expansion.
  • the angle of the slope can also rise above 90 °.
  • an edge surface is formed therebetween, starting approximately at the height of the outer end of the rotor, which may have an angle of 0 to 300 ° to the radial direction it is constant at 30 ° according to the embodiment described in the patent.
  • the angle of the slope can be chosen according to the direction in which the air is blown out of the rotor, ie it can change over the length of the axial extension in the air flow direction within the specified angular range, in particular larger. However, the angle can also be constant over the entire length of the axial extension up to the tangential to the outlet direction of the air and increase only from this point.
  • the slope merges in a rounded transition region directly into the outer wall of the spiral housing opposite the blades of the rotor.
  • the opposite surface of the spiral housing is formed in a plane arranged in the radial direction to the axis of rotation of the rotor.
  • a drum rotor radial blower according to claim 1 is provided.
  • By providing the offset in the axial direction can - with space-saving design - improves the performance of the fan and also the noise can be reduced. Furthermore, such an axial offset also makes it possible, if appropriate, to compensate for a space-related reduction in cross-section in the region of the spiral housing.
  • the ratio of the axial offset x to the rotor radius R of two adjacent regions is preferably 0.05 to 0.7, particularly preferably 0.1 to 0.4.
  • the axial offset is thus at conventional rotor radii about 5 to 70 mm, particularly preferably 10 to 40 mm. Such offset has been found to be particularly advantageous in drum-type centrifugal fans in terms of the acoustics and efficiency of the fan.
  • the outwardly offset region preferably begins after an angle range of 0 to 180 °, in particular up to a maximum of 120 °, starting from the beginning of the spiral channel, i. the end of the spur of the volute casing.
  • a slope with an angle of 30 to 90 °, in particular 40 to 80 ° is preferably arranged to the surface of the parallel regions. This slope improves the flow of the air and also simplifies the production of the corresponding housing part.
  • an offset of two areas in the axial direction is provided on exactly one side of the spiral housing, while a continuous plane is provided on the other, opposite side of the spiral housing.
  • the offset is preferably arranged on the motor side of the spiral housing.
  • the inner region preferably ends in a circular arc ending in the slope, whereas the outer region ends outside in a spiral arc.
  • the circular arc preferably has a radius which is slightly larger than the radius of the rotor, i. the offset to the outside is arranged in a region outside the rotor.
  • the circular arc in which the inner region ends on the outside preferably has a length of at least ⁇ times the radius of the circular arc, ie in this region the offset plus the transition region is also arranged.
  • An automotive air conditioning system comprises a drum rotor radial fan 1 with a rotor 2 and a two-part volute casing 3 with a lower housing part 3 'and an upper housing part.
  • the rotor 2 with a radius R is driven by a motor (not shown) rotatable about a rotation axis A, so that it sucks air through a suction port 4 in the volute 3 and via an outlet opening 5 in the direction of evaporator and heater of the coffee plant (not shown). blows out of the spiral housing 3.
  • lower housing part 3 ' has in the region of the radially widening spiral of the spiral housing 3 from an angle of 0 to 180 °, in this case 135 °, starting from the beginning of the spiral channel or end of the spur from the volute 3, an axial extension. 6 on.
  • This axial extension 6 is formed by an outer region 7 of the lower housing part 3 ', which is offset parallel to the outside in the axial direction to the inner region 8 of the housing part 3', which is opposite to the rotor 2 directly.
  • the two regions 7 and 8 are by the offset x as a function of the rotor radius R, wherein the ratio of offset x and rotor radius R is preferably in the range of 0.05 to 0.7, in this case 0.13, which in this case corresponds to an offset x of about 13 mm , offset arranged to each other.
  • a transition region 7 ' is provided in which a gradual transition takes place from the plane of the inner region 8 to the plane of the outer region 7.
  • the transition region 7 ' preferably occupies an angle range of 0 to 90 °.
  • a slope 9 is also arranged, which is inclined at an angle ⁇ of 60 ° to the areas 7 and 8.
  • the angle ⁇ of the slope is preferably between 30 and 90 °.
  • the bevel 9 is also provided in the transition region 7 ', in which the axial extension has not yet reached the full height. Outwardly, the outer region 7 is in a radius 10 in the radial wall of the spiral housing 3 via.
  • the upper housing part is formed without axial extension, i. it is merely a plane that runs parallel to the two areas 7 and 8 of the lower housing part 3 ', provided, so that will not be discussed in detail. In principle, however, would be necessary, for example, due to space problems, an axial extension as in the lower housing part 3 'possible. This may be formed according to the extension of the lower housing part, but also a different offset, a different slope, another transition region for axial expansion and / or another position of the beginning of the slope are possible. However, it is advantageous if the axial extension is provided on the side of the spiral housing opposite the intake opening, that is to say generally on the motor side.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Trommelläufer-Radialgebläse, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Bei Kraftfahrzeug-Klimaanlagen ist üblicherweise ein Ansauggebläse vorgesehen, welches Umluft aus dem Fahrzeuginnenraum und/oder Frischluft aus der Umgebung ansaugt, anschließend der Kraftfahrzeug-Klimaanlage oder einem einfachen Heizer zum Temperieren bzw. Erwärmen zuführt, und nachfolgend die temperierte bzw. erwärmte Luft über ein Luftkanalnetz bedarfsgerecht verteilt und mit Hilfe von weiteren Klappen geregelt in den Fahrzeuginnenraum einleitet.
  • Aus der US 2002/0154993 A1 ist ein Zentrifugalventilator bekannt.
  • Aus der DE 21 38 022 A1 ist ein Zentrifugalventilator mit einem Rotor, der an einer Welle angeordnet ist, und einem Gehäuse mit einer Antriebsöffnung, einem Ansaug- und einem Druckstutzen bekannt. Hierbei kann der Druckstutzen um 180° auf die entgegengesetzte Seite gebracht werden, und ist um 360° entlang des Gehäuseumfangs drehbar. Das Spiralgehäuse ist in axialer Richtung über den gesamten Umfang erweitert ausgebildet, wobei die beiden einander gegenüberliegenden, in radialer Richtung bezüglich der Drehachse des Rotors angeordneten Seiten des Spiralgehäuses parallel verlaufend ausgebildet sind, wie in Fig. 2 der Offenlegungsschrift dargestellt.
  • Die US 5,839,879 A offenbart ein Radialgebläse mit einem zur Geräuschreduzierung in axialer Richtung erweiterten Spiralgehäuse. Die axiale Erweiterung erfolgt kontinuierlich, wobei zwischen der an den Rotor angrenzenden Seitenfläche und der den Schaufeln des Rotors gegenüberliegenden Außenwand des Spiralgehäuses eine Schräge mit einem Winkel von 15 bis 75° zur radialen Richtung vorgesehen ist, die der axialen Erweiterung dient. Der Winkel der Schräge kann jedoch auch über 90° ansteigen. Um einen sanfteren Übergang zwischen der an den Rotor angrenzenden Seitenfläche und der Schräge zu ermöglichen, ist eine Kantenfläche zwischen denselben ausgebildet, beginnend etwa in der Höhe des äußeren Endes des Rotors, die einen Winkel von 0 bis 300° zur radialen Richtung aufweisen kann, wobei sie gemäß dem in der Patentschrift beschriebenen Ausführungsbeispiel konstant 30° beträgt. Der Winkel der Schräge kann entsprechend der Richtung gewählt werden, in welcher die Luft aus dem Rotor ausgeblasen wird, d.h. er kann sich über die Länge der axialen Erweiterung in Luftströmungsrichtung innerhalb des angegebenen Winkelbereichs verändern, insbesondere größer werden. Der Winkel kann jedoch auch über die gesamte Länge der axialen Erweiterung bis zur Tangentialen zur Austrittsrichtung der Luft konstant sein und sich erst ab diesem Punkt vergrößern. Die Schräge geht in einem abgerundeten Übergangsbereich direkt in die den Schaufeln des Rotors gegenüberliegende Außenwand des Spiralgehäuses über. Für die axiale Erweiterung ist der motorseitige Bauraum ausgenutzt. Die gegenüberliegende Fläche des Spiralgehäuses ist in einer Ebene in radialer Richtung zur Drehachse des Rotors angeordnet ausgebildet.
  • Eine derartige Ausgestaltung des Radialgebläse lässt noch Wünsche offen, insbesondere in Hinblick auf die Geräuschbildung.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Radialgebläse zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Trommelläufer-Radialgebläse mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß ist ein Trommelläufer-Radialgebläse gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Durch das Vorsehen des Versatzes in axialer Richtung kann - bei raumsparender Ausgestaltung - die Leistung des Gebläses verbessert und zudem die Geräuschbildung verringert werden. Ferner ermöglicht ein derartiger axialer Versatz gegebenenfalls auch einen Ausgleich einer beispielsweise bauraumbedingten Querschnittsverringerung im Bereich des Spiralgehäuses.
  • Das Verhältnis des axialen Versatzes x zum Rotorradius R zweier benachbarter Bereiche beträgt vorzugsweise 0.05 bis 0.7, insbesondere bevorzugt 0.1 bis 0.4. Der axiale Versatz beträgt somit bei üblichen Rotorradien ca. 5 bis 70 mm, insbesondere bevorzugt 10 bis 40 mm. Ein derartiger Versatz hat sich bei Trommelläufer-Radialgebläsen als besonders vorteilhaft in Hinblick auf die Akustik und den Wirkungsgrad des Gebläses herausgestellt.
  • Der nach außen versetzte Bereich beginnt vorzugsweise nach einem Winkelbereich von 0 bis 180°, insbesondere bis maximal 120°, ausgehend vom Beginn des Spiralkanals, d.h. dem Ende des Sporns des Spiralgehäuses.
  • Zwischen zwei benachbarten, parallelen Bereichen ist vorzugsweise eine Schräge mit einem Winkel von 30 bis 90°, insbesondere 40 bis 80°, zur Fläche der parallelen Bereiche angeordnet. Diese Schräge verbessert den Strömungsverlauf der Luft und vereinfacht zudem die Herstellung des entsprechenden Gehäuseteils.
  • Vorzugsweise ist auf genau einer Seite des Spiralgehäuses ein Versatz von zwei Bereichen in axialer Richtung vorgesehen, während auf der anderen, gegenüberliegen Seite des Spiralgehäuses eine durchgehende Ebene vorgesehen ist. Dabei ist der Versatz vorzugsweise auf der Motorseite des Spiralgehäuses angeordnet.
  • Bevorzugt geht der innere Bereich in einem Kreisbogen endend in die Schräge über, wohingegen der äußere Bereich außen in einem Spiralbogen endet.
  • Der Kreisbogen weist vorzugsweise einen Radius auf, der etwas größer als der Radius des Rotors ist, d.h. der Versatz nach außen ist in einem Bereich außerhalb des Rotors angeordnet.
  • Der Kreisbogen, in welchem der innere Bereich außen endet, weist vorzugsweise eine Länge von mindestens π-mal dem Radius des Kreisbogens auf, d.h. in diesem Bereich ist auch der Versatz zuzüglich des Übergangsbereichs angeordnet.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiel auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematisierte Draufsicht auf ein Trommelläufer-Radialgebläse einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage gemäß dem Ausführungsbeispiel, und
    Fig. 2
    einen ausschnittsweise, schematisch dargestellten Querschnitt des Trommelläufer-Radialgebläses von Fig. 1.
  • Eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage weist ein Trommelläufer-Radialgebläse 1 mit einem Rotor 2 und einem zweiteiligen Spiralgehäuse 3 mit einem unteren Gehäuseteil 3' und einem oberen Gehäuseteil auf. Der Rotor 2 mit einem Radius R ist von einem Motor (nicht dargestellt) angetrieben um eine Drehachse A drehbar, so dass er Luft über eine Ansaugöffnung 4 im Spiralgehäuse 3 ansaugt und über eine Auslassöffnung 5 in Richtung Verdampfer und Heizer der Kümaanlage (nicht dargestellt) aus dem Spiralgehäuse 3 ausbläst.
  • Das in Fig. 2 dargestellte, untere Gehäuseteil 3' weist im Bereich der sich in radialer Richtung erweiternden Spirale des Spiralgehäuses 3 ab einem Winkel von 0 bis 180°, vorliegend 135°, ausgehend vom Beginn des Spiralkanals bzw. Ende des Sporns vom Spiralgehäuse 3, eine axiale Erweiterung 6 auf. Diese axiale Erweiterung 6 wird durch einen äußeren Bereich 7 des unteren Gehäuseteils 3' gebildet, der parallel in axialer Richtung nach außen versetzt zu dem inneren Bereich 8 des Gehäuseteils 3' angeordnet ist, das dem Rotor 2 direkt gegenüberliegt. Die beiden Bereiche 7 und 8 sind um den Versatz x in Abhängigkeit des Rotorradius R, wobei das Verhältnis aus Versatz x und Rotorradius R vorzugsweise im Bereich von 0.05 bis 0.7, vorliegend bei 0.13 liegt, was vorliegend einem Versatz x von ca. 13 mm entspricht, versetzt zueinander angeordnet. Im Bereich zwischen 120° und 135° ausgehend vom Beginn des Spiralkanals ist ein Übergangsbereich 7' vorgesehen, in welchem ein allmählicher Übergang von der Ebene des inneren Bereichs 8 zur Ebene des äußeren Bereichs 7 erfolgt. Der Übergangsbereich 7' nimmt vorzugsweise einen Winkelbereich von 0 bis 90° ein.
  • Zwischen den beiden Bereichen 7 und 8 ist zudem eine Schräge 9 angeordnet, welche in einem Winkel α von 60° zu den Bereichen 7 und 8 geneigt ist. Der Winkel α der Schräge beträgt vorzugsweise zwischen 30 und 90°. Die Schräge 9 ist auch im Übergangsbereich 7' vorgesehen, in welchem der axiale Erweiterung noch nicht die volle Höhe erreicht hat. Nach außen hin geht der äußere Bereich 7 in einem Radius 10 in die radiale Wand des Spiralgehäuses 3 über.
  • Das obere Gehäuseteil ist ohne axiale Erweiterung ausgebildet, d.h. es ist lediglich eine Ebene, die parallel zu den beiden Bereichen 7 und 8 des unteren Gehäuseteils 3' verläuft, vorgesehen, so dass hierauf nicht näher eingegangen wird. Prinzipiell wäre jedoch bei Bedarf, beispielsweise auf Grund von Bauraumproblemen, auch eine axiale Erweiterung wie beim unteren Gehäuseteil 3' möglich. Diese kann entsprechend der Erweiterung des unteren Gehäuseteils ausgebildet sein, jedoch sind auch ein anderer Versatz, eine andere Schräge, ein anderer Übergangsbereich zur axialen Erweiterung und/oder eine andere Position des Beginns der Schräge möglich. Vorteilhaft ist jedoch, wenn die axiale Erweiterung auf der der Ansaugöffnung gegenüberliegen Seite des Spiralgehäuses, also in der Regel motorseitig, vorgesehen ist.

Claims (10)

  1. Trommelläufer-Radialgebläse mit axialer Erweiterung des Spiralgehäuses, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seitenfläche des Spiralgehäuses (3), die senkrecht zur Drehachse (A) des Rotors (2) angeordnet ist, mindestens zwei parallel zueinander angeordnete Bereiche (7 und 8) aufweist, die in Längsrichtung der Drehachse (A) zueinander um eine konstante Höhe (x) versetzt sind, wobei der nach außen versetzte Bereich (7) mit einem Übergangsbereich (7') beginnt, der einen Winkelbereich von 0 bis 90°, insbesondere 20 bis 60°, einnimmt.
  2. Trommelläufer-Radialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis aus axialem Versatz (x) zum Rotorradius (R) zweier benachbarter Bereiche (7 und 8) 0.05 bis 0.7 beträgt.
  3. Trommelläufer-Radialgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der nach außen versetzte Bereich (7) nach einem Winkelbereich von 0 bis 180°, insbesondere bis maximal 120°, ausgehend vom Beginn des Spiralkanals beginnt.
  4. Trommelläufer-Radialgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten, parallelen Bereichen (7 und 8) eine Schräge (9) mit einem Winkel von 30 bis 90°, insbesondere 40 bis 80°, zur Fläche der Bereiche (7 und 8) angeordnet ist.
  5. Trommelläufer-Radialgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf genau einer Seite des Spiralgehäuses (3) ein Versatz von zwei Bereichen (7 und 8) in axialer Richtung vorgesehen ist, während auf der anderen, gegenüberliegen Seite des Spiralgehäuses (3) eine durchgehende Ebene vorgesehen ist.
  6. Trommelläufer-Radialgebläse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz auf der Motorseite des Spiralgehäuses (3) angeordnet ist.
  7. Trommelläufer-Radialgebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Bereich (8) in einem Kreisbogen endend in die Schräge (9) übergeht.
  8. Trommelläufer-Radialgebläse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreisbogen einen Radius aufweist, der etwas größer als der Radius des Rotors (2) ist.
  9. Trommelläufer-Radialgebläse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreisbogen eine Länge von mindestens π-mal dem Radius des Kreisbogens aufweist.
  10. Kraftfahrzeug-Klimaanlage, gekennzeichnet durch ein Trommelläufer-Radialgebläse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
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