EP2778432A1

EP2778432A1 - Strömungsgleichrichter

Info

Publication number: EP2778432A1
Application number: EP13159536.5A
Authority: EP
Inventors: Jens Müller; Michael Strehle; Oliver Haaf; Erhard Gruber; Christian Hammel; Katrin Bohl; Marc Schneider; Eric Reichert
Original assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: PT2778432E; US20140209275A1; KR101808583B1; DK2778432T3; CN105102825B; US9932990B2; ES2555292T3; WO2014139959A1; CN105102825A; KR20150128675A; EP2778432B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strömungsgleichrichter (11) für eine Ventilatoranordnung (1), umfassend eine saugseitig vor einer Strömungseintrittsöffnung (10) mit einer mittleren Längsachse (X-X) der Ventilatoranordnung (1) befestigbaren Stegstruktur (12) aus Luftleitstegen (14). Diese umschließt die Strömungseintrittsöffnung (10) derart, dass saugseitig in einer axialen Höhe (H) vor der Strömungseintrittsöffnung (10) von der Stegstruktur (12) eine Einströmöffnung (16) ausgebildet ist, deren Öffnungsfläche kleiner ist als die Öffnungsfläche der Strömungseintrittsöffnung (10). Die Stegstruktur ist von einer Gitterstruktur (12) aus sich kreuzenden Gitterstegen (14, 15) gebildet, die eine Vielzahl von den Gitterstegen (14, 15) umschlossene Gitteröffnungen(15a) besitzt. Die Gitterstruktur (12) bildet eine Mantelfläche eines geometrischen Körpers. Ferner betrifft die Erfindung eine Ventilatoranordnung (1) mit einem erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter (11).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strömungsgleichrichter für eine Ventilatoranordnung, umfassend eine saugseitig vor einer Strömungseintrittsöffnung um eine Längsachse der Ventilatoranordnung befestigbare Stegstruktur aus Luftleitstegen, die die Strömungseintrittsöffnung derart umschließt, dass saugseitig in einer axialen Höhe vor der Strömungseintrittsöffnung von der Stegstruktur eine Einströmöffnung ausgebildet ist, deren Öffnungsfläche kleiner ist als eine Öffnungsfläche der Strömungseintrittsöffnung.
Ein derartiger Strömungsgleichrichter ist aus der DE 105 26 24 bekannt. Hierbei sind an einer Saugdüse einer Ventilatoranordnung sternförmig angeordnete Leitbleche, die stegförmig ausgebildet sind, angeordnet, wobei die Leitbleche im äußeren Krümmungsbereich der Saugdüse angesetzt sind und entgegen der Strömungsrichtung schirmförmig aus der Saugdüse insgesamt hervorragen. Hierbei erstrecken sich die Leitbleche nicht bis zu einem mittleren Sternpunkt, so dass eine Einströmöffnung, die keine Leitbleche enthält, vorhanden ist. Bei diesem bekannten Strömungsgleichrichter wird der Geräuschpegel im tieffrequenten Frequenzbereich nicht genug reduziert, was insbesondere die Schaufelddrehtöne betrifft.
Aus der EP 0 547 253 ist ein Strömungsgleichrichter für einen Ventilator bekannt, wobei dieser ein in einer senkrecht zur Längsachse verlaufenden Ebene aufgespanntes Gitter umfasst, das aus einer Vielzahl sich konzentrisch in radialem Abstand zueinander erstreckenden Ringstegen und acht in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Axialstegen besteht, wobei die Axialstege die Ringstege miteinander und mit einem inneren, eine Montageöffnung umgebenden Haltering und mit einem äußeren Haltering verbinden. Bei diesem bekannten Strömungsgleichrichter ist jedoch ein hoher Druckverlust vorhanden, was sich in einer Zunahme der erforderlichen Leistungsaufnahme bemerkbar macht.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, sowohl die Turbulenzen in der Zuströmung und damit das tieffrequente Geräusch, speziell die Drehtöne zu reduzieren als auch den Druckverlust des Gleichrichters zu minimieren.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Stegstruktur von einer Gitterstruktur aus sich kreuzenden Gitterstegen gebildet ist, die eine Vielzahl von von den Gitterstegen umschlossenen Gitteröffnungen besitzt, wobei die Gitterstruktur eine Mantelfläche eines geometrischen Körpers bildet. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die axiale Höhe derart bemessen ist, dass gilt: 0,05 ≤ H/D_If ≤ 0,5, wobei D_If der Außendurchmesser des Laufrades der Ventilatoranordnung ist. Vorteilhafterweise besitzt der geometrische Körper die Form eines Kegelstumpfes oder aber auch eines n-seitigen Pyramidenstumpfes, wobei n ganzzahlig und größer/gleich 3 ist. Es ist erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn der kegelstumpfförmige Körper eine kreisförmige Grundfläche und eine kreisförmige Endfläche aufweist. Zweckmäßigerweise können die Gitteröffnungen eine polygonale oder eine ovale Form besitzen. Weiterhin ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn die Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Körpers im Längsschnitt gesehen entlang der Längsachse nach außen gewölbt konvex verläuft. Es liegt aber ebenfalls im Rahmen der Erfindung, wenn diese Mantelfläche einen konkaven Verlauf aufweist.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Gitterstruktur die Zuströmung vergleichmäßigt, indem Turbulenzen abgebaut werden. Durch die von den Gitterstegen gebildeten Wände werden Geschwindigkeitsschwankungen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung behindert. Über den Abstand der Wände zueinander kann diese Beeinflussung gesteuert werden, wobei es gleichzeitig darauf ankommt, dass der durch die erfindungsgemäße Stegstruktur bewirkte Druckverlust minimiert wird. Erfindungsgemäß ist es insbesondere von Vorteil, dass die Eintrittsöffnung keine Stege aufweist, da hierdurch Druckverluste in diesem Bereich verhindert werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten und werden an Hand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Ventilatoranordnung mit einem erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter.
Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer Ventilatoranordnung mit einem erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter, zum Teil geschnitten,
Fig. 2: eine Detailansicht bei II in Fig. 1,
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter gemäß Fig. 1,
Fig. 4: eine perspektivische Ansicht auf die Rückseite des Strömungsgleichrichter gemäß Fig.3,
Fig. 5: eine weitere Ausführungsform einer Ventilatoranordnung mit einem erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter,
Fig. 6: eine perspektivische Vorderansicht auf den erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter gemäß Fig. 5,
Fig. 7: eine perspektivische Ansicht des Strömungsgleichrichters gemäß Fig. 6 von seiner Rückseite,
Fig. 8: eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters,
Fig. 9: eine Rückansicht auf den erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter gemäß Fig. 8,
Fig. 10: eine perspektivische Ansicht auf den erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter gemäß Fig. 8, jedoch zum Teil geschnitten,
Fig. 11: Messkurven der Schallleistung in Abhängigkeit vom A-Pegel und
Fig. 12: eine typische Einbausituation eines Ventilators für die Messung der Schallleistung.

In den Fig. 1 bis 10 sind gleiche Teile bzw. funktionsgleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Sofern bestimmte beschriebene und/oder aus den Zeichnungen entnehmbare Merkmale des erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters oder seiner Bestandteile nur im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, sind diese aber auch gemäß der Erfindung unabhängig von diesem Ausführungsbeispiel als Einzelmerkmal oder aber auch in Kombination mit anderen Merkmalen des Ausführungsbeispiels wesentlich und werden als zur Erfindung gehörig beansprucht.
In Fig. 1 ist eine Lüfteranordnung 1 dargestellt, die einen Axiallüfter 2 aufweist, der ein Schaufelrad 3 und eine mittig angeordnete Nabe 4, und am Umfang der Nabe 4 befestigte, radial zu einer mittleren Längsachse X-X verlaufende Schaufeln 5 besitzt. Die mittlere Längsachse X-X fällt mit einer Drehachse der Nabe 4 zusammen, wobei die Nabe 4 insbesondere als Außenläufer-Rotor eines elektrischen Außenläufermotors 6 ausgebildet ist.
Das Laufrad 5 ist umfangsgemäß von einem vorzugsweise kreiszylindrischen Gehäusering 7 umschlossen, an den saugseitig an einer Strömungseintrittsöffnung 10 des Gehäuserings 7 eine ringförmige Saugdüse 8 vorhanden ist, die vorzugsweise einstückig mit dem Gehäusering 7 ausgebildet sein kann. Saugseitig ist in Saugrichtung Y vor der Saugdüse 8 eine Montageplatte 9 angeordnet, die die Strömungseintrittsöffnung 10 umschließt. In Saugrichtung Y vor der Strömungseintrittsöffnung 10 ist ein erfindungsgemäßer Strömungsgleichrichter 11 befestigt, siehe auch Fig. 2 bis 4. Dieser Strömungsgleichrichter 11 weist eine Gitterstruktur 12 aus sich kreuzenden Stegen, und zwar insbesondere Axialstegen 14, die sich in Richtung der Längsachse X-X erstrecken und aus insbesondere konzentrisch zur Längsachse X-X verlaufenden, kreisringförmigen Umfangsstegen 15 auf. Diese Gitterstruktur 12 weist zwischen den Axialstegen 14 und den Umfangsstegen 15 Gitteröffnungen 15a auf. Die erfindungsgemäße Gitterstruktur 12 bildet einen geometrischen Körper, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel der geometrische Körper die Form eines Kegelstumpfes besitzt, dessen Grundfläche die Strömungseintrittsöffnung 10 umschließt und dessen der Grundfläche gegenüberliegende Endfläche eine Einströmöffnung 16 umfasst bzw. aufweist. Es ist von Vorteil, wenn die Axialstege 14 mit den Umfangsstegen 15 einen Winkel α von 90 ° ± 10 % Abweichung an ihren Kreuzungsstellen einschließen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Gitteröffnungen 15a rechteckig ausgebildet, und zwar insbesondere mit gebogenen Umfangsseiten, die von den Umfangsstegen 15 abschnittsweise gebildet sind. Jedoch können die Gitteröffnungen 15a auch eine andere polygonale Form besitzen oder eine ovale Form aufweisen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Körpers, der von der Gitterstruktur 12 gebildet ist, im Längsschnitt gesehen durch seine Längsache X-X nach außen gewölbt konvex ausgeführt. Es kann ebenfalls erfindungsgemäß von Vorteil sein, wenn die Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Körpers der Gitterstruktur 12 nach innen gewölbt konkav verläuft oder aber einen gradlinigen Verlauf aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Gitterstruktur 12 mittig und zentrisch zur Längsachse X-X eine Einströmöffnung 16 ausgebildet. Diese Einströmöffnung 16 weist keine Stege auf. Vorzugsweise liegt die Gitterstruktur 12 mit einem umlaufenden ringförmigen Randsteg 16a im montierten Zustand an der Montageplatte 9 vollflächig an, so dass der Randsteg 16a derart angeformt ist, dass er im montierten Zustand parallel zur Montageplatte 9 verläuft, d. h. er verläuft senkrecht zur Längsachse X-X. Die Axialstege 14 erstrecken sich von dem Randsteg 16a entgegen der Saugrichtung Y in Richtung der Einströmöffnung 16. Die Axialstege 14 weisen vorteilhafterweise Fortsätze 17 auf, mit denen sie die Strömungseintrittsöffnung 10 in ihrem Randbereich 18 im montierten Zustand umgreifen, siehe Fig. 4. Die mittlere, insbesondere stegfreie Einströmöffnung 16 weist einen Innendurchmesser D_i auf, wobei insbesondere gilt D_i ≥ D_If x 0,55, wobei der Durchmesser D_If der maximale Außendurchmesser des Laufrades ist. Die Stege, d. h. die Axialstege 14 und die Umfangsstege 15 der Gitterstruktur 12 besitzen vorzugsweise eine Steghöhe H_f und eine Stegdicke T_f, wobei gilt H_f/T_f>5. Die Gitteröffnungen 15a besitzen eine axiale Weite L_r und eine umfängliche Gitterweite L_i" wobei vorzugsweise gilt ⅓<L_u/L_r<3. Hierbei besitzen die Gitteröffnungen 15a eine diagonale Öffnungsweite L_d, die insbesondere derart bemessen ist, dass gilt 0,01<L_d/D_If<0,15, wobei D_If der Durchmesser des Laufrades, d. h. des Schaufelrades 3 ist. Die axiale Höhe H der Einströmöffnung 16 zur Grundfläche der Stegstruktur 12 bzw. Montageplatte 9 berechnet sich aus 0,05 ≤ H/D_If ≤ 0,5.
Zweckmäßigerweise besitzen die Axialstege 14 zueinander immer denselben umfänglichen Winkelabstand, und die Umfangsstege 15 besitzen zweckmäßigerweise immer denselben axialen Abstand zueinander. Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, wenn die Gitterweite L_d und/oder das Verhältnis L_U/L_r über den Radius und/oder über den Umfang der Gitterstruktur 12 variiert. Auch können Bereiche der Gitterstruktur 12 offen ausgebildet sein, so dass dort keine Stege vorhanden sind. Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, wenn die Verteilung der Axialstege 14 und/oder der Umfangsstege 15 nicht gleichmäßig sondern ungleichmäßig innerhalb der erfindungsgemäßen Gitterstruktur 12 ist.
Die Eintrittsöffnung 16 des Strömungsgleichrichters 11 wird zweckmäßigerweise von einem Umfangssteg 15 umschlossen, so dass die Axialstege 14 an diesem Umfangssteg 15 enden. An dem äußeren Randsteg 16a sind zweckmäßigerweise Befestigungslaschen 19 mit Durchgangsöffnungen angeformt, wobei der Strömungsgleichrichter 11 an der Montageplatte 9 mittels nicht dargestellter Befestigungsmittel und der Befestigungslaschen 18 befestigt wird.
In Fig. 5 ist eine Lüfteranordnung 1 dargestellt, die einen Radialventilator 20 aufweist. Dieser besitzt ein Schaufelrad 21 mit einer mittig angeordneten Nabe 22. An der Nabe 22 sind Schaufeln 23 befestigt. Die Drehachse der Nabe 22 fällt mit der mittleren Längsachse X-X der Lüfteranordnung 1 zusammen. Als Antrieb dient zweckmäßigerweise ein elektrischer Außenläufermotor, dessen Rotor gleichzeitig die Nabe 22 bildet.
Das Schaufelrad 21 besteht unter anderem aus einer Deckscheibe 24. An dieser ist saugseitig an der Strömungseintrittsöffnung 10, die von der Deckscheibe 24 umschlossen wird, eine ringförmige Saugdüse 8 angeordnet. Diese Saugdüse 8 wird, wie auch in Fig. 1, aus einem zylinderförmigen Abschnitt 8a, der sich im dargestellten Beispiel an die Deckscheibe 24 anschließt und mit der Montagewand 9 mit einem Teilabschnitt verbunden sein kann, und einem sich bogenförmig erweiternden Düsenabschnitt 8b, der sich bis an die Montagewand 9 erstreckt, gebildet. Wie zu Fig. 1 beschrieben, ist in Saugrichtung Y vor der Strömungseintrittsöffnung 10 ein erfindungsgemäßer Strömungsgleichrichter 11, angeordnet, siehe auch Fig. 6. Dieser besteht aus Axialstegen 14 und Umfangsstegen 15, wozu im vollen Umfang auf die Beschreibung zu den Fig. 1 bis 4 verwiesen wird, wie auch im vollen Umfang auf die Bemessungsangaben in Bezug auf die Dimensionierung der Stege, d. h. der Axialstege 14 und der Umfangsstege 15 sowie der Dimensionierung der Gitteröffnungen 15a.
Wie aus den Fig. 5 bis 7 zu erkennen ist, kann der Strömungsgleichrichter 11 mit seinem umfangsgemäßen Randsteg 16a an der Montageplatte 9 unter flächiger Anlage befestigt werden, wozu in dem Randsteg 16a Durchgangsöffnungen 19 für Befestigungsmittel vorgesehen sind.
In den Fig. 8 bis 10 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführung eines Strömungsgleichrichters 11 dargestellt, bei dem der Strömungsgleichrichter 11 einstückig mit der Saugdüse 8 ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung kann der Randsteg 16 gemäß den Fig. 5 bis 7 entfallen, und die Axialstege 14 sind mit ihren Enden unmittelbar mit der Saugdüse 8 im Bereich ihres Düsenabschnittes 8b verbunden. Bei dieser Variante weist die Saugdüse 8 einen Ringflanschabschnitt 8c am Abschnitt 8b auf, der unmittelbar an der Montagewand 9 befestigt werden kann.
Der erfindungsgemäße Strömungsgleichrichter 11 kann durch Spritzguss, Druckguss aus einem oder mehreren Teilen hergestellt werden. Diese einzelnen Teile können vernietet, verklebt oder verschweißt oder verschraubt sein. Auch wäre eine Schnappverbindung im Rahmen der Erfindung möglich. Sofern es sich um Metallteile bei dem erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter handelt, können diese auch durch Ausstanzen erzeugt werden. Wie insbesondere zu den Fig. 8 bis 10 beschrieben ist, kann der erfindungsgemäße Strömungsgleichrichter 11 auch mit dem Saugdüsenabschnitt bzw. einem Einlassring eines Gehäuses der erfindungsgemäßen Lüfteranordnung oder mit dem Wandring verschraubt, verklebt, vernietet oder durch eine Clipverbindung verbunden sein. Auch könnte eine Schweißverbindung möglich sein. Die erfindungsgemäße Gitterstruktur 12 kann aus Kunststoff bestehen, aus Metall oder auch aus Verbundwerkstoffen. Erfindungsgemäß kann es ebenfalls vorteilhaft sein, wenn der erfindungsgemäße Strömungsgleichrichter 11 mit einer Flammschutzbeschichtung versehen ist. Ebenfalls ist es möglich, das Herstellungsmaterial entsprechend auszuwählen, so dass die Bedingungen des Brandschutzes erfüllt sind.
Vorteilhafterweise sind die Gitterstege, insbesondere die Axialstege 14 und Umfangsstege 15 der erfindungsgemäßen Gitterstruktur 12 derart ausgebildet und angeordnet, dass die aus dem erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter 11 austretende Strömung drallfrei ist bzw. dass durch die erfindungsgemäße Gitterstruktur 12 der Strömung kein Drall zugeführt wird. Ebenfalls liegt es im Rahmen der Erfindung, wenn der Innendurchmesser D_i der Eintrittsöffnung 10 über den Umfang der Öffnung variiert. Um einen Berührungsschutz zu erreichen, kann es ebenfalls zweckmäßig sein, wenn die Eintrittsöffnung 10 durch ein Schutzgitter verschlossen wird. Der erfindungsgemäße Strömungsgleichrichter 11 kann auch, sofern dies zweckmäßig ist, insbesondere aus Montagegründen unmittelbar an einem Trag- oder Schutzgitter einer Ventilator- bzw. Lüfteranordnung saugseitig befestigt sein. Die Einströmöffnung 16 kann auch weitere Elemente aufnehmen, sofern deren gesamte Strömungsfläche nicht größer als 15 % der Fläche der Einströmöffnung 16 einnimmt. So ist es beispielsweise möglich, dass innerhalb der Einströmöffnung 16 eine Halterung zur Montage des Ventilators vorhanden ist.
Gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik ergibt sich eine deutlich Reduktion des Drehtons des Ventilators, und zwar sowohl im nicht eingebauten Zustand als auch im eingebauten Zustand. Zudem ergibt sich eine deutliche Reduktion des bewerteten Schallleistungspegels im eingebauten Zustand, wobei keine oder nur eine minimale Effizienzverschlechterung vorhanden ist.
Wie sich aus Fig. 11 erkennen lässt, wird durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters ein deutlicher Geräuschvorteil erreicht. Die Kurve A zeigt ein Terzband der saugseitigen Schallleistung eines Axialventilators bei einem Volumenstrom von 14400m³/h und einem Druck von 58 Pa. Die Drehzahl beträgt 1020 1/min bei einer ungestörten Strömung unter Laborbedingungen. Hierbei wird unter ungestörter Zuströmung eine Strömung mit einem örtlich und zeitlich gleichmäßigem Geschwindigkeitsfeld verstanden, das einen geringen Turbulenzgrad kleiner 1 % besitzt.
Eine typische schematische Einbausituation desselben Ventilators bzw. Lüfters 2 in ein Kundengerät, wobei der Ventilator Luft über einen Wärmetauscher 26 ansaugt, und zwischen Wärmetauscher 26 und Ventilator 2 ein Freiraum 27 ist, der von einem Kasten 28 umschlossen wird, ist in Fig. 12 dargestellt. Üblicherweise befindet sich hinter dem Axialventilator noch ein Schutzgitter, hier nicht dargestellt. Der Wärmetauscher hat die Maße: Länge 141 cm x Höhe 153 cm x Tiefe 17 cm, der Druckverlust beträgt 58Pa bei 14400 m³/h. Der Kasten 28 bzw. Freiraum 27 hat die gleiche Höhe und Länge bei einer Tiefe von 38 cm.
Durch diesen Einbau hat der Ventilator eine gestörte Zuströmung durch ein zeitlich und örtlich ungleichmäßiges Geschwindigkeitsfeld. Zudem ist die Turbulenz der Zuströmung wesentlich erhöht. Die Kurve B gibt diesen Fall wieder, woraus zu erkennen ist, dass das Geräusch des Ventilators stark erhöht ist, und zwar insbesondere bei tiefen Frequenzen. Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters mit den Maßen: Außendurchmesser 795 mm, Innendurchmesser 464 mm, Höhe 130 mm; L_d/D_If=4,3%; 15 Umfangsstreben 15 und 120 Axialstreben 14, Strebentiefe 17 mm und Strebendicke 1,5 mm wird der Geräuschpegel wieder an den der ungestörten Zuströmung (Kurve A) angeglichen, wozu auf Kurve C verwiesen wird. Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters wird eine zeitlich und örtlich gestörte Zuströmung wieder vergleichmäßigt und die Turbulenz wird wesentlich reduziert. Dies wirkt sich deutlich durch eine Geräuschminderung aus, so dass durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters erreicht wird, dass die Zuströmung im Wesentlichen der ungestörten Zuströmung wieder angeglichen wird. Somit bringt ein erfindungsgemäßer Strömungsgleichrichter deutliche Geräuschvorteile.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die in den Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal der unabhängigen Ansprüche weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Bezugszeichenliste

1	Lüfteranordnung
2	Axiallüfter
3	Schaufelrad
4	Nabe
5	Schaufeln
6	Außenläufermotor
7	Gehäusering
8	Saugdüse
8a	Zylinderförmiger Abschnitt
8b	Düsenabschnitt
8c	Ringflanschabschnitt
9	Montageplatte
10	Strömungseintrittsöffnung
11	Strömungsgleichrichter
12	Gitterstruktur
14	Axialstege
15	Umfangsstege
15a	Gitteröffnungen
16	Eintrittsöffnung
16a	Randsteg
17	Fortsätze
18	Randbereich
19	Befestigungslaschen
20	Radialventilator
21	Schaufelrad
22	Nabe
23	Schaufeln
24	Deckscheibe
26	Wärmetauscher
27	Freiraum
28	Kasten
X-X	Längsachse
Y	Saugrichtung
D_i	Innendurchmesser
D_a	Außendurchmesser
D_If	Durchmesser Laufrad
H_f	Steghöhe
T_f	Stegdicke
L_r	radiale Weite
L_u	umfängliche Gitterweite
L_d	diagonale Öffnungsweite
α	Winkelweite

Claims

Strömungsgleichrichter (11) für eine Ventilatoranordnung (1), umfassend eine saugseitig vor einer Strömungseintrittsöffnung (10) mit einer mittleren Längsachse (X-X) der Ventilatoranordnung (1) befestigbaren Stegstruktur (12) aus Luftleitstegen (14), die die Strömungseintrittsöffnung (10) derart umschließt, dass saugseitig in einer axialen Höhe (H) vor der Strömungseintrittsöffnung (10) von der Stegstruktur (12) eine Einströmöffnung (16) ausgebildet ist, deren Öffnungsfläche kleiner ist als die Öffnungsfläche der Strömungseintrittsöffnung (10),
dadurch gekennzeichnet, dass die Stegstruktur von einer Gitterstruktur (12) aus sich kreuzenden Gitterstegen (14, 15) gebildet ist, die eine Vielzahl von den Gitterstegen (14, 15) umschlossene Gitteröffnungen(15a) besitzt, wobei die Gitterstruktur (12) eine Mantelfläche eines geometrischen Körpers bildet.
Strömungsgleichrichter (11) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe (H) sich berechnet aus dem Verhältnis 0,05 ≤ H/D_If ≤ 0,5, wobei D_If der Außendurchmesser eines Laufrades (3) der Ventilatoranordnung (1) ist.
Strömungsgleichrichter (11) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der geometrische Körper die Form eines Kegelstumpfes besitzt, dessen Grundfläche die Strömungseintrittsöffnung (10) aufweist und dessen der Grundfläche gegenüberliegende Endfläche die Einströmöffnung (16) aufweist.
Strömungsgleichrichter (11) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der geometrische Körper die Form eines n-seitigen Pyramidenstumpfes besitzt, dessen Grundfläche die Strömungseintrittsöffnung (10) aufweist und dessen der Grundfläche gegenüberliegende Endfläche die Einströmöffnung (16) aufweist, wobei n größer/gleich 3 und ganzzahlig ist.
Strömungsgleichrichter (11) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der kegelstumpfförmige Körper eine kreisförmige Endfläche und Grundfläche besitzt.
Strömungsgleichrichter (11) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass n=4 ist und die Grundfläche und die Endfläche die Form eines Quadrates besitzen.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gitteröffnungen (15a) eine polygonale oder eine ovale Form besitzen.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Körpers bzw. die Seitenfläche des pyramidenstumpfförmigen, n-seitigen Körpers im Längsschnitt gesehen durch seine Längsachse (X-X) nach außen gewölbt konvex oder nach innen gewölbt konkav ausgebildet ist.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur (12) aus in Richtung von der Strömungseintrittsöffnung (10) zur Einströmöffnung (16) sich erstreckenden Axialstegen (14) und diese vorzugsweise in einem Winkel (α) von 90 ° ± 10 % Abweichung kreuzenden Umfangsstege (15) gebildet wird.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Axialstege (14) mit ihren entgegen der Strömungsrichtung (Y) weisenden Enden mit einem Umfangssteg (15) verbunden sind, der die Eintrittsöffnung (16) umschließt und mit ihrem anderen Ende mit einem kreisförmigen Randsteg (16a) verbunden sind.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Einströmöffnung (16) vorzugsweise stegfrei ist und einen Innendurchmesser (D_i) aufweist, wobei insbesondere gilt D_i ≥ D_If x 0,55, wobei D_If der Lauffraddurchmesser ist.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Axialstege (14) untereinander gleich groß ist.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass Abstand der Umfangsstege (15) untereinander gleich groß ist.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstege (14, 15) der Gitterstruktur (12) eine Steghöhe (H_f) besitzen und eine Stegdicke (T_f) besitzen, wobei gilt H_f/T_f>5.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gitteröffnungen (15a) eine radiale Weite (L_r) und eine umfängliche Gitterweite (L_u) besitzen, wobei gilt ⅓<L_u/L_r<3.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gitteröffnungen (15a) eine diagonale Öffnungsweite (L_d) besitzen und die Lüfteranordnung (1) ein Laufrad (5) mit einem Laufraddurchmesser (D_If) besitzt, wobei gilt 0,01< L_d/ D_If<0,15.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur (12) einen umlaufenden ringförmigen Randsteg (16a) aufweist, mit dem sie im montierten Zustand an einer Montageplatte (9) einer Lüfteranordnung (1) vollflächig anliegt, so dass der Randsteg (16a) senkrecht zur Längsachse (X-X) ausgerichtet ist.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterweite (L_d) und/oder das Verhältnis L_u/L_r über den Radius und/oder über den Umfang der Gitterstruktur (12) variiert.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche der Gitterstruktur (12) offen ausgebildet sind.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 9 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung der Axialstege (14) und/oder der Umfangsstege (15) ungleichmäßig im Bereich der Gitterstruktur (12) ist.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 9 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (16) des Strömungsgleichrichters (11) von einem Umfangssteg (15) umschlossen ist, so dass die Axialstege (14) an diesem Umfangssteg (15) enden.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsgleichrichter (11) einstückig mit einer Saugdüse (8) ausgebildet ist, so dass die Gitterstruktur (12), insbesondere die Axialstege (14) mit der Saugdüse (8) im Bereich ihres Düsenabschnittes (8b) verbunden ist/sind und die Saugdüse (8) mit der Lüfteranordnung (1) verbindbar ausgebildet ist.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur (12) als Spritzgießteil hergestellt ist.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur (12) einteilig oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, wobei die Einzelteile miteinander vernietet, verklebt, verschweißt, verschraubt oder verrastet sein können.
Strömungsgleichrichter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Einströmöffnung (16) weitere Bauteile enthalten sind, deren gesamte wirksame Strömungsfläche ≤ 15 % der Strömungsfläche der Einströmöffnung (16) beträgt.
Ventilatoranordnung (1), bestehend aus einem Axial-, Radial- oder Diagonallüfter (2, 20) mit einem Schaufelrad (3, 21), das von einem Gehäuse umschlossen ist, an dem saugseitig an einer Strömungseintrittsöffnung (10) eine Saugdüse (8) und in Saugrichtung (Y) vor der Strömungseintrittsöffnung (10) ein Strömungsgleichrichter (11) angeordnet sind,
gekennzeichnet durch einen Strömungsgleichrichter (11) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25.