EP2418388A2 - Ventilator - Google Patents

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EP2418388A2
EP2418388A2 EP11006481A EP11006481A EP2418388A2 EP 2418388 A2 EP2418388 A2 EP 2418388A2 EP 11006481 A EP11006481 A EP 11006481A EP 11006481 A EP11006481 A EP 11006481A EP 2418388 A2 EP2418388 A2 EP 2418388A2
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Definitions

  • the invention relates to a fan consisting of a one-piece housing made of plastic with the integrated elements inlet nozzle, cylindrical flow guide, diffuser, Nachleiterieln and attached to the engine mount, an impeller which is rotatably mounted about a central axis, consisting of a central hub and attached thereto Wings with winglets at the radially outer ends, an electric drive motor, which is designed as an external rotor motor in either AC or EC technology and a protective grid, which can be attached to a device provided for this purpose of the housing.
  • the WO 2004/094835 A1 describes a fan with a fan conveyor channel and fan disposed therein, which is rotatable about a central axis and has a central hub with an outer periphery on which fan blades are fixed, which extend with their radial outer edges to an outwardly limiting surface and which crescent-shaped Have leading edges and which are provided in the region of the radially outer edge with flow elements, which are designed for flow around this radially outer edge from the pressure side to the suction side compensating flow as Umströmungshindernisse.
  • the object of the invention is to disclose a fan, which has in a compact design, a further noise reduction and higher efficiency, with a protective grid is integrated with the same fan in the invention.
  • the housing (1) of the fan which is made of plastic, comprises the inlet nozzle (1.1), cylindrical flow guide (1.2), guide vane (1.3) and diffuser (1.5) which are decisive for increasing the efficiency integrated, wherein the guide vanes simultaneously take over the connection of the motor carrier (1.4), the use of external rotor motors allows a particularly compact design.
  • the object is achieved in that profiled wing (2.2) and Nachleiteriel (1.3) are used, the radially outer ends (2.3) of the impeller blades (2.2) are provided with flow elements (winglets) and wherein the head gap between impeller blades (2.2) and cylindrical flow guide (1.2) is designed to be particularly small, which is made possible only by using special plastics and injection molding techniques.
  • the housing (1) takes over several functions at the same time and requires relatively little space.
  • the housing (1) takes over the suspension of the complete impeller (2) with its electric drive motor (5), which is designed as an external rotor motor.
  • the transmission of all forces and torques acting on the fan to the outside takes place via the guide vanes (1.3) connected to the engine mount and housing.
  • This Nachleiteriel (1.3) which reduce the peripheral component of the outflow velocity, contribute with their special profiling significantly to increase the static efficiency of the fan.
  • the inlet nozzle (1.1) of the housing in this case has the task to accelerate the fluid from the suction-side space largely loss and has this purpose in the flow direction on a special, narrowing contour.
  • this gap is made very small. Furthermore, flow elements (winglets) (2.3) ensure a significantly reduced generation of noise.
  • the flow passes downstream of the impeller (2), deflected by the Nachleiterieln (1.3), in the diffuser (1.5), ie in a widening flow channel.
  • the diffuser (1.5) in particular the axial component of the outflow velocity is reduced, which contributes to a further increase in the efficiency and thus the performance of the fan.
  • a protective grid (3) which is designed in particular as a mesh grid, fastened.
  • Another aspect of the invention is that external rotor motors, either in AC or in EC technology, are used. This allows a particularly compact design, with EC motors still bring an additional efficiency advantage.
  • FIG. 1 shows a fan, here an axial fan in longitudinal section with its housing (1), in the flow direction a specially trained, narrowing contour of the inlet nozzle (1.1) to which a cylindrical flow guide (1.2) and thereto an expanding flow channel, a Diffuser (1.5) connects.
  • the cylindrical flow guide (1.2) is the impeller (2) arranged, whose vane tips, which are designed as special flow elements (winglets), to minimize the noise generation and losses of efficiency only a very small distance from the cylindrical flow guide (1.2).
  • the impeller (2) with the housing (1) fixedly connected Nachleitulatel (1.3) are arranged, the hub side fixed to the motor carrier (1.4) are fixed to which the drive motor (5) together with impeller (2).
  • a protective grid (3) is arranged, which can be fastened both inside and outside of the diffuser (1.5).
  • FIG. 2 shows the axial fan in an oblique front view in which in the housing (1) the spatial arrangement of the impeller (2) with impeller hub (2.1) and motor (5) is shown. Also shown are fastening devices (1.6) in the inlet nozzle (1.1), which are designed here as holes.
  • FIG. 3 shows the axial fan in plan view with the inlet nozzle (1.1), impeller (2) and protective grid (3).
  • the outer shape (1.11) of the inlet nozzle (1.1) not only round, as shown here, but also have a square, rectangular or other shape.
  • FIG. 4 the axial fan is shown in an oblique rear view with protective grid (3) and centrally arranged terminal box (4).
  • Terminal box (4) can be releasably attached both to the protective grid (3) and to the motor carrier (1.4).
  • FIG. 5 shows a section of the axial fan with impeller and Nachleitulatel, in which the leading edges (2.21) of the winding wing (2.2) on the impeller hub (2.1) are preferably concave and arranged crescent-shaped leading in the direction of rotation. Furthermore, it is shown that the Nachleiteriel (1.3) are curved multi-dimensional, wherein the leading edges (1.31) are preferably sickle-shaped and their trailing edges (1.32) are preferably serrated or wavy.
  • FIG. 6 further shows a section of the axial fan, in which the trailing edges (2.22) of the wings (2.2) may be convex and serrated or wavy and whose radially outer ends are formed as a winglet (2.3).
  • the wings (2.2) designed as winglets (2.3) at the radial end contribute to a substantial reduction in the flow vortices and thus to a significant reduction in noise.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen energieeffizienten Ventilator zum Einsatz insbesondere in der Klima- und Kältetechnik, bestehend aus einem Gehäuse (1), einem Flügelrad (2), einem Antriebsmotor (5) sowie einem Schutzgitter (3). Das Gehäuse (1) ist einteilig aus Kunststoff ausgebildet und besteht hauptsächlich aus einer in Strömungsrichtung sich verengenden Einlaufdüse (1.1), einer zylinderförmigen Strömungsführung (1.2), einer diffusorartigen Erweiterung (1.5), Nachleitflügeln (1.3), an deren nabenseitigem Ende ein Motorträger (1.4) angebracht ist, einer Vorrichtung, die zum Befestigen des Schutzgitters (3) dient, sowie einer Vorrichtung, die zur Befestigung des Gehäuses (1) an einem dafür vorgesehenen Gerät oder Gebäude dient. Das Flügelrad (2) ist um eine zentrale Achse drehbar gelagert und besteht aus einer zentralen Nabe mit daran befestigten Flügeln, welche im Bereich ihrer radialen Außenkante mit Strömungselementen (Winglets) versehen sind. Bei dem Antriebsmotor (5) handelt es sich um einen Außenläufermotor, der entweder als Drehstrom-Asynchronmotor (AC-Motor) oder als elektronisch kommutierter Gleichstrommotor (EC-Motor) ausgeführt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Ventilator bestehend aus einem einteiligen Gehäuse aus Kunststoff mit den integrierten Elementen Einlaufdüse, zylindrische Strömungsführung, Diffusor, Nachleitflügeln und dem daran befestigen Motorträger, einem Flügelrad, welches um eine zentrale Achse drehbar gelagert ist, bestehend aus einer zentralen Nabe und daran befestigten Flügeln mit Strömungselementen (Winglets) an den radial äußeren Enden, einem elektrischen Antriebsmotor, der als Außenläufermotor entweder in AC oder EC Technologie ausgeführt ist sowie einem Schutzgitter, das an einer dafür vorgesehenen Vorrichtung des Gehäuses angebracht werden kann.
  • Die WO 2004/094835 A1 beschreibt einen Lüfter mit einem Lüfterförderkanal und darin angeordneten Lüfterrad, welches um eine zentrale Achse drehbar ist und eine zentrale Nabe mit einem Außenumfang aufweist, auf welchem Lüfterflügel befestigt sind, die sich mit ihren radialen Außenkanten bis zu einer nach außen begrenzenden Fläche erstrecken und welche sichelförmige Vorderkanten aufweisen und welche im Bereich des radial äußeren Randes mit Strömungselementen versehen sind, die für eine um diesen radial äußeren Rand von der Druckseite zur Saugseite verlaufende Ausgleichsströmung als Umströmungshindernisse ausgebildet sind.
  • Im Fan Noise Artikel "EXPERIMENTAL AEROACOUSTIC ANALYSIS OF EFFICIENT AUTOMOTIVE ENGINE COOLING FAN SYSTEM" 2003, ist ein energieeffizienter Lüfter für den Einsatz in Fahrzeugkühlsystemen beschrieben, bestehend aus einem Flügelrad mit Motor eingebaut in einem Gehäuse, welches die funktionellen Elementen zylindrische Strömungsführung, Diffusor und Nachleitflügel in einem Bauteil integriert, wobei hier die kompakte Bauweise des Lüfters hervorgehoben ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es einen Ventilator zu offenbaren, der in einer kompakten Bauweise eine weitere Geräuschminderung sowie einen höheren Wirkungsgrad aufweist, wobei ein Schutzgitter gleich mit in den erfindungsgemäßen Ventilator integriert ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe einerseits dadurch gelöst, dass das einteilig aus Kunststoff bestehende Gehäuse (1) des Ventilators die für die Wirkungsgraderhöhung maßgeblichen Elemente Einlaufdüse (1.1), zylinderförmige Strömungsführung (1.2), Nachleitflügel (1.3) und Diffusor (1.5) in einem kompakten Bauteil integriert, wobei die Nachleitschaufeln gleichzeitig die Anbindung des Motorträgers (1.4) übernehmen, wobei die Verwendung von Außenläufermotoren eine besonders kompakte Bauweise erlaubt. Andererseits, insbesondere hinsichtlich der Geräuschminderung, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass profilierte Flügel (2.2) und Nachleitflügel (1.3) verwendet werden, wobei die radial äußeren Enden (2.3) der Laufradflügel (2.2) mit Strömungselementen (Winglets) versehen sind und wobei der Kopfspalt zwischen Laufradflügel (2.2) und zylinderförmiger Strömungsführung (1.2) besonders klein ausgeführt ist, was erst durch Verwendung spezieller Kunststoffe und Spritzgusstechniken ermöglicht wird.
  • Das Gehäuse (1) übernimmt hier mehrere Funktionen gleichzeitig und benötigt dabei vergleichsweise geringen Bauraum. So übernimmt das Gehäuse (1) die Aufhängung des kompletten Flügelrads (2) mit seinem elektrischen Antriebsmotor (5), der als Außenläufermotor ausgebildet ist. Die Übertragung aller am Ventilator angreifenden Kräfte und Momente nach außen geschieht über die mit dem Motorträger und Gehäuse verbundenen Nachleitflügel (1.3). Diese Nachleitflügel (1.3), welche die Umfangskomponente der Abströmgeschwindigkeit reduzieren, tragen mit ihrer speziellen Profilierung wesentlich zur Erhöhung des statischen Wirkungs-grades des Ventilators bei. Die Einlaufdüse (1.1) des Gehäuses hat hierbei die Aufgabe, das Fluid aus dem saugseitigen Raum weitestgehend verlustarm zu beschleunigen und weist hierzu in Strömungsrichtung eine spezielle, sich verengende Kontur auf.
  • Um die Verluste und die Lärmentstehung, die durch den Spalt zwischen den Flügelblattspitzen (2.3) des Flügelrades (2) und dieser Seitenwand der zylinderförmigen Strömungsführung (1.2) verursacht werden, weiter zu minimieren, wird dieser Spalt sehr klein ausgeführt. Des Weiteren sorgen Strömungselemente (Winglets) (2.3) für eine deutlich reduzierte Geräuschentstehung.
  • Die Strömung gelangt stromab des Flügelrades (2), umgelenkt von den Nachleitflügeln (1.3), in den Diffusor (1.5), also in einen sich erweiternden Strömungskanal. Durch den Diffusor (1.5) wird insbesondere die axiale Komponente der Abströmgeschwindigkeit verringert, was zu einer weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades und damit der Leistungsfähigkeit des Ventilators beiträgt. An das Gehäuse (1) ist weiterhin strömungsausgangsseitig ein Schutzgitter (3), welches insbesondere als Maschengitter ausgeführt ist, befestigbar. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, dass Außenläufermotoren, entweder in AC oder in EC Technologie, verwendet werden. Dies erlaubt eine besonders kompakte Bauweise, wobei EC-Motoren noch einen zusätzlichen Wirkungsgradvorteil bringen.
  • Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    einen Ventilator im Längsschnitt
    Figur 2
    einen Ventilator in raumbildlicher Vorderansicht
    Figur 3
    einen Ventilator in Draufsicht
    Figur 4
    einen Ventilator in raumbildlicher Hinteransicht
    Figur 5
    einen Ventilatorausschnitt mit Flügelrad und Nachleitflügel
    Figur 6
    einen Ventilatorausschnitt mit Flügelkonturen
  • Figur zeigt einen Ventilator, hier einen Axialventilator im Längsschnitt mit seinem Gehäuse (1), das in Strömungsrichtung eine speziell ausgebildete, sich verengende Kontur der Einlaufdüse (1.1) aufweist an die sich eine zylinderförmige Strömungsführung (1.2) sowie hieran ein sich erweiternder Strömungskanal, ein Diffusor (1.5) anschließt. In der engsten Stelle des Gehäuses (1), der zylinderförmigen Strömungsführung (1.2) ist das Flügelrad (2) angeordnet, dessen Flügelblattspitzen, welche als spezielle Strömungselemente (Winglets) ausgeführt sind, zur Minimierung der Lärmentstehung und Verluste des Wirkungsgrades einen nur sehr geringen Abstand zur zylinderförmigen Strömungsführung (1.2) aufweisen. Hinter dem Flügelrad (2) sind die mit dem Gehäuse (1) fest verbundenen Nachleitflügel (1.3) angeordnet, die nabeseitig mit dem Motorträger (1.4) fest verbunden sind, an welchem der Antriebsmotor (5) mitsamt Flügelrad (2) befestigt werden. Endseitig des Gehäuses (1) ist ein Schutzgitter (3) angeordnet, welches sowohl innerhalb als auch außerhalb des Diffusors (1.5) befestigbar ist.
  • Figur 2 zeigt den Axialventilator in einer schrägen Vorderansicht, bei dem im Gehäuse (1) die räumliche Anordnung des Flügelrades (2) mit Flügelradnabe (2.1) und Motor (5) dargestellt ist. Weiterhin dargestellt sind Befestigungsvorrichtungen (1.6) in der Einlaufdüse (1.1), die hier als Bohrungen ausgeführt sind.
  • Figur 3 zeigt den Axialventilator in der Draufsicht mit der Einlaufdüse (1.1), Flügelrad (2) und Schutzgitter (3). Hierbei kann die Außenform (1.11) der Einlaufdüse (1.1) nicht nur rund, wie hier dargestellt, sondern auch eine quadratische, rechteckige oder eine andere Form aufweisen.
  • In Figur 4 ist der Axialventilator in einer schrägen Hinteransicht mit Schutzgitter (3) und mittig angeordnetem Klemmenkasten (4) dargestellt. Klemmenkasten (4) kann sowohl am Schutzgitter (3) als auch am Motorträger (1.4) lösbar angebracht werden.
  • Figur 5 zeigt einen Ausschnitt des Axialventilators mit Flügelrad und Nachleitflügel, bei dem die Vorderkanten (2.21) der gewundenen Flügel (2.2) auf der Flügelradnabe (2.1) vorzugsweise konkav ausgebildet und in Drehrichtung sichelförmig voreilend angeordnet sind. Weiterhin ist dargestellt, dass die Nachleitflügel (1.3) mehrdimensional gewölbt sind, wobei deren Vorderkanten (1.31) vorzugsweise sichelförmig und deren Hinterkanten (1.32) vorzugsweise gezackt oder wellenförmig ausgebildet sind.
  • Figur 6 zeigt weiterhin einen Ausschnitt des Axialventilators, bei dem die Hinterkanten (2.22) der Flügel (2.2) konvex und gezackt oder wellenförmig sein können und deren radial äußere Enden als Winglet (2.3) ausgebildet sind. Die radial endseitig als Winglets (2.3) ausgebildeten Flügel (2.2) tragen zu einer wesentlichen Reduzierung der Strömungswirbel bei und damit zu einer deutlichen Lärmminderung.

Claims (14)

  1. Ventilator, insbesondere für den Einsatz in der Klima- und Kältetechnik, bestehend aus einem Gehäuse, einem Flügelrad, welches um eine zentrale Achse drehbar gelagert ist, einem Antriebsmotor, und einem Schutzgitter, dadurch gekennzeichnet, dass in dem einteilig aus Kunststoff gefertigten Gehäuse (1) die Strömungselemente Einlaufdüse (1.1), zylinderförmige Strömungsführung (1.2), Nachleitflügel (1.3) und Diffusor (1.5) integriert sind, wobei die Nachleitflügel (1.3) gleichzeitig die Befestigung der Motoranbindung (1.4) an die äußere Kontur übernehmen, und eine Vorrichtung an Gehäuse (1) vorhanden ist, an welcher das Schutzgitter (3), insbesondere als Maschengitter, angebracht werden kann, sowie dass die radial außen liegenden Flügelenden (2.3) der Flügel (2.1) des Flügelrades (2) als spezielle Strömungselemente (Winglets) ausgebildet sind, welche einen besonders geringen Abstand zur Seitenwand (1.2) haben, sowie dass der Antriebsmotor (5) ein Außenläufermotor ist, welcher entweder als Drehstrom-Asynchronmotor (AC) oder als elektronisch kommutierter Gleichstrommotor (EC) ausgeführt ist.
  2. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachleitflügel (1.3) mehrdimensional gewölbt sind, wobei deren Vorderkanten (1.31) vorzugsweise sichelförmig und deren Hinterkanten (1.32) vorzugsweise gezackt oder wellenförmig ausgebildet sind.
  3. Ventilator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sichelförmig ausgebildete Vorderkante (1.31) der Nachleitflügel (1.3) vorzugsweise entgegen der Drehrichtung des Flügelrades (2) geneigt angeordnet ist.
  4. Ventilator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (1) eine ungerade Anzahl von Nachleitflügeln (1.3) am Motorträger (1.4) angeordnet sind.
  5. Ventilator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäuse (1) mit Einlaufdüse (1.1), zylinderförmiger Strömungsführung (1.2), Nachleitflügel (1.3), Motorträger (1.4) und Diffusor (1.5) aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht.
  6. Ventilator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (2) eine Nabe (2.1) aufweist, an der mehrere gewundene Flügel (2.2) angeordnet sind.
  7. Ventilator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkanten (2.21) der Flügel (2.2) vorzugsweise konkav ausgebildet und in Drehrichtung sichelförmig voreilend angeordnet sind.
  8. Ventilator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterkanten (2.22) der Flügel (2.2) konvex, gezackt oder wellenförmig ausgebildet sind.
  9. Ventilator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Nabe (2.1) des Flügelrades (2) in Strömungsrichtung konisch erweiternd ausgebildet ist.
  10. Ventilator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (1) stromabseitig des Motorträgers (1.4) ein Klemmenkasten (4) integriert ist.
  11. Ventilator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Schutzgitter (3) der Deckel für Klemmenkasten (4) einteilig integriert ist.
  12. Ventilator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussbild des Motorträgers (1.4) mittels verschiedener Formeinsätze im Spritzgusswerkzeug für das Gehäuse (1) variiert werden kann; insbesondere dass wahlweise das Anschlussbild für einen AC oder EC Motor gewählt werden kann.
  13. Ventilator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im äußeren Bereich der Einlaufdüse (1.1) umfangsseitig Befestigungsvorrichtungen (1.6), vorzugsweise in Form von Öffnungen vorgesehen sind.
  14. Ventilator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenform (1.11) der Einlaufdüse (1.1) vorzugsweise rund, quadratisch, oder rechteckig ausgebildet ist.
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ES (1) ES2700273T3 (de)
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