EP2904277B1

EP2904277B1 - Strömungsgleichrichter für einen axiallüfter

Info

Publication number: EP2904277B1
Application number: EP13765661.7A
Authority: EP
Inventors: Thomas Heli
Original assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date: 2012-10-08
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2023-06-14
Anticipated expiration: 2033-08-27
Also published as: DE102012109542A1; WO2014056657A4; EP2904277A2; CN104685220A; CN104685220B; WO2014056657A2; US10094394B2; US20150330411A1; WO2014056657A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strömungsgleichrichter für einen Axiallüfter nach Anspruch 1.
Ein derartiger Strömungsgleichrichter ist ein Luftleitelement, das mit seinen Luftleitschaufeln unmittelbar hinter einem Axiallüfter angeordnet wird, um die von dem Axiallüfter-Laufrad in Strömung versetzte Luft in eine möglichst axiale und gleichmäßige Strömung umzuleiten. Ein solches Luftleitelement wird häufig auch als "Nachleitrad" bezeichnet.
Axiallüfter werden u. a. bei Verdampfern in Kühlräumen eingesetzt, wo über den Wärmetauscher die kalte Luft durch den Axiallüfter in den Kühlraum verteilt wird. Bei großen Kühlräumen ist es wichtig, dass die kalte Luft möglichst weit in den Raum hinein transportiert wird, um auch das Kühlgut an einem weiter entfernten Ort zu kühlen. Dazu ist ein Axiallüfter erforderlich, der einen möglichst hohen Volumenstrom mit einer großen Wurfweite bereitstellt. Unter Wurfweite wird dabei eine Entfernung verstanden, bis zu der eine Grenzgeschwindigkeit der Luftströmung eingehalten wird. Bedingt durch die drallbehaftete Abströmung eines Axiallüfters ist diese Wurfweite begrenzt. Mit Hilfe eines nachgeschalteten Strömungsgleichrichters, der den Drall in eine gleichmäßige axiale Strömung zurückwandelt, kann die Wurfweite deutlich gesteigert werden. Wichtig ist dabei, dass der Strömungsgleichrichter einen möglichst geringen Strömungswiderstand aufweist, so dass darin nur ein unwesentlicher Druckabfall in der ihn durchströmenden Luftmenge auftritt.
Ein Strömungsgleichrichter der eingangs genannten Art, welcher die vorstehend genannten Forderungen grundsätzlich erfüllt, ist aus der DE 44 04 262 A1 bekannt. Eine Drallminderung des Strömungsmittels wird dabei insbesondere dadurch erreicht, dass die Luftleitschaufeln in Umfangsrichtung gesehen jeweils zwischen einer anströmseitigen Schaufelkante und einer abströmseitigen Schaufelkante gekrümmt zur Achsrichtung verlaufen. In einer speziellen Ausführung ist dabei auch vorgesehen, dass eine der Schaufelkanten, und zwar die Kante auf der Leitradschaufelvorderseite, eine in radialer Richtung veränderliche Höhe aufweist. Sie ist gerade ausgebildet und verläuft zur Laufradmittelachse geneigt. Eine eventuell mit dieser Ausführung verbundene Wirkung ist nicht beschrieben.
Nachteilig ist an diesem bekannten Strömungsgleichrichter, dass sich eine tatsächlich gleichmäßige axiale Strömung erst in einem erheblichen Abstand vom Lüfter bzw. vom Austritt aus dem Leitrad einstellt. So ist, wie die in der DE 44 04 262 A1 enthaltene Fig. 1 veranschaulicht, ein Winkel zwischen der Luftströmung und der Lüfterachse in einem peripher gelegenen Optimalbereich der radialen Länge der Luftleitschaufeln des Strömungsgleichrichters zwar nahezu Null, jedoch wächst dieser Winkel radial auswärts und insbesondere radial einwärts relativ schnell an. Dies führt zu einem divergierenden Luftstrom. Bei vorgegebenen Durchmessern der zylindrischen Mantelflächen der Wände, die radial innen und außen den Kranz der Luftleitschaufeln begrenzen, gibt es jeweils nur eine unter dem Gesichtspunkt einer Vergleichmäßigung der Strömung des Fluids optimale Schaufellänge, welche gemäß der DE 44 04 262 A1 durch aufwändige aerodynamische Messungen mit einer Conradsonde ermittelt wurde. Darüber hinaus ist bei dem Einsatz des bekannten Strömungsgleichrichters eine Kombination mit einem Schutzgitter erforderlich, um einen Berührungsschutz zu gewährleisten.
Des Weiteren offenbart US 2005/0186070 A1 eine Ventilatoranordnung mit einem auf dem Rotor eines Motors angeordneten Laufrad. Das Laufrad ist von einem Gehäuse umgeben, wobei das Gehäuse einen in Strömungsrichtung hinter dem Laufrad angeordneten Strömungsgleichrichter umfasst. Die Schaufeln des Strömungsgleichrichters weisen in radialer Richtung eine konstante Höhe auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Strömungsgleichrichter der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bei hohem Volumenstrom und großer Wurfweite die vorstehend genannten Nachteile überwunden werden können.
Die Schaufelkante der Luftleitschaufel, welche die sich in radialer Richtung verändernde Höhe aufweist, weist eine Krümmung auf.
Durch die vorhandene radiale Segmentierung des Querschnitts des Strömungsgleichrichters wird vorteilhafterweise erreicht, dass bei gleichbleibend hohem Volumenstrom ein Drall des strömenden Gases in der Abströmung eines Axiallüfters effektiver unterbunden wird. Ein gleichmäßiges Strömungsbild stellt sich im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik in geringerer Entfernung vom Strömungsgleichrichter ein, und die Wurfweite vergrößert sich. Eine signifikante Divergenz des aus dem erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter austretenden Luftstroms kann dabei wirksam durch eine erhöhte Anzahl von Schaufelkränzen unterbunden werden. Bei sich ändernden Abmessungen, z. B. der Innen- und Außendurchmesser eines Axialflügelrades des Lüfters und damit der Schaufellänge, aus denen in der Folge auch entsprechende Änderungen der Dimensionen des Strömungsgleichrichters resultieren, müssen keine aufwändigen Messungen und/oder Optimierungsrechnungen durchgeführt werden, da Schaufelkränze mit jeweils gleicher radialer Breite und bekannter Effizienz nebeneinander gereiht werden können.
Bei der Krümmung zur Achsrichtung, welche die Luftleitschaufeln in Umfangsrichtung gesehen jeweils zwischen ihrer anströmseitigen Schaufelkante und ihrer abströmseitigen Schaufelkante aufweisen, kann der Zuströmwinkel der Schaufeln dabei derart gewählt sein, dass er im Wesentlichen dem Abströmwinkel des Axiallüfters entspricht, und der Abströmwinkel der Schaufeln kann derart gewählt sein, dass die Schaufel in diesem Bereich parallel zu einer in Richtung der Längsachse verlaufenden Luftförderrichtung ausgeführt ist. Die jeweiligen Zuströmwinkel der Luftleitschaufeln können in den verschiedenen Kränzen alle gleich groß sein, oder alternativ von Kranz zu Kranz variieren, und zwar insbesondere in Abhängigkeit vom Abströmprofil des aus dem Lüfter austretenden Strömungsmittels.
Durch eine Wahl einer entsprechenden Anzahl von Kränzen mit Luftleitschaufeln, der Anzahl der Luftleitschaufeln selbst sowie alternativ oder zusätzlich auch vorzugsweise durch eine effektive Höhe der Beschaufelung, also der Anordnung der Luftleitschaufeln, des erfindungsgemäßen Gleichrichters, kann erreicht werden, dass der erfindungsgemäße Gleichrichter auch eine Funktion als Berührungsschutz übernimmt. Auf ein zusätzliches Schutzgitter kann somit verzichtet werden, weil die zwischen den Kranzwandungen und den Luftleitschaufeln vorhandenen Öffnungen so klein oder insbesondere die axiale Länge des Gleichrichters so groß gestaltet werden kann, dass ein Durchgreifen mit der Hand oder mit einzelnen Fingern bis zum drehenden Laufrad nicht möglich ist. So ist ein sicherer Abstand zu einem sich drehenden Laufrad des Axiallüfters gewährleistet.
Die Anzahl der Luftleitschaufeln nimmt dabei erfindungsgemäß von den äußeren Kränzen zu den inneren Kränzen hin ab, um auf diese Weise in jedem Kranz einen annähernd gleichen Abstand zwischen den jeweiligen Schaufeln einer Reihe realisieren zu können und so einen möglichst geringen Strömungswiderstand zu erreichen.
Der erfindungsgemäße Strömungsgleichrichter kann in fertigungstechnisch wenig aufwändiger Weise einteilig, vorzugsweise als Spritzgießteil aus Kunststoff, aufgebaut sein. Er kann dabei mit Vorteil derart gestaltet sein, dass er nachträglich auf einen Wandring oder auf ein Schutz- bzw. Traggitter eines bereits vorhandenen Lüfters lösbar montiert werden kann. Dabei kann die Befestigung derart gestaltet sein, dass der Strömungsgleichrichter mit nur wenigen Handgriffen von dem Lüfter abgenommen und problemlos - beispielsweise in einer Spülmaschine - gereinigt werden kann.
Durch eine geeignete Materialwahl und eine entsprechende Dimensionierung der axialen Länge des erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters ist es auch möglich, eine große Robustheit in Bezug auf von außen wirkende mechanische Belastungen zu gewährleisten. So ist bei einem Einsatz des erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters in Kombination mit einem Verdampferlüfter eine gewaltsame Entfernung von gebildetem Eis von der Oberfläche, beispielsweise mit einem Schraubendreher, möglich, ohne dass die Gleichrichterstruktur beschädigt wird. Auch können insbesondere die einschlägigen Festigkeitsanforderungen gemäß dem sogenannten Ball-Impact-Test (z. B. nach UL 2218) der Underwriters Laboratories erfüllt werden. Konkret wird bei diesem Test eine genormte Stahlkugel mit ca. 50 mm Durchmesser aus verschiedenen Höhen (unterschiedliche Schärfegrade z. B. 0,38m, 1,2m ...) im freien Fall auf den Strömungsgleichrichter fallen gelassen. Dabei muss dieser den Aufprall so überleben, dass die Berührschutzfunktion gegenüber drehenden und elektrischen Teilen noch voll gegeben ist.
Eine der Schaufelkanten, und zwar insbesondere die Kante auf der Luftleitschaufelrückseite, weist eine in radialer Richtung veränderliche Höhe auf.
Dabei weist das in Abströmrichtung gerichtete Schaufelende eine Kante auf, die nicht gerade verläuft, sondern die - insbesondere, zur Geräuschminimierung - mit einem Radius versehen ist.
Zwischen zwei Schaufelkränzen kann jeweils konzentrisch ein dritter Kranz eingezogen sein, der einen Übergang zwischen den beiden Kränzen bildet, indem er in seiner axialen Länge reduziert ist und so an das gekrümmte Schaufelende anschließt. Jeder zweite Schaufelkranz-Ring kann somit eine gegenüber den anderen, neben ihm angeordneten Kränzen reduzierte axiale Länge aufweisen.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten und werden an Hand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: in perspektivischer Explosionsdarstellung, eine bevorzugte Ausführung eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters zusammen mit einem Axiallüfter,
Fig. 2: den in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter im Montagezustand an dem Axiallüfter,
Fig. 3: eine gegenüber Fig. 1 und 2 vergrößerte und teilgeschnittene perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters,
Fig. 4: eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters,
Fig. 5: die Ausführung des erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters gemäß Fig. 4 in einer teilgeschnittenen Längsdarstellung,
Fig. 6 und 7: die in Fig. 5 mit VI und VII bezeichneten Einzelheiten des erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters in einer stark vergrößerten Darstellung.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile bzw. funktionsgleiche Teile auch mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Sofern bestimmte, beschriebene und/oder aus den Zeichnungen entnehmbare Merkmale des erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters oder seiner Bestandteile nur im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel erwähnt sind, sind diese aber auch gemäß der Erfindung unabhängig von diesem Ausführungsbeispiel als Einzelmerkmal oder aber auch in Kombination mit anderen Merkmalen des Ausführungsbeispiels von Bedeutung und können als zur Erfindung gehörig beansprucht werden.
Wie zunächst aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist ein erfindungsgemäßer Strömungsgleichrichter 1 dazu bestimmt, in Kombination mit einem Axiallüfter 2 zur Anwendung zu kommen. Dies kann insbesondere dort geschehen, wo bei komplexen Kühlanwendungen eine optimale Luftverteilung in einem Kühlraum entscheidend ist, wobei das gesamte Kühlgut gleichmäßig mit umgewälzter Luft umströmt werden muss. Der Vorteil des Einsatzes eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters 1 in einem Kühlraum besteht dabei insbesondere darin, dass durch ihn im Zusammenwirken mit dem Axialüfter 2 ein starker, gebündelter Luftstrom mit großer Wurfweite bereitgestellt werden kann.
Der Axiallüfter 2 kann - wie dargestellt - insbesondere als ein sogenannter Wandringventilator ausgebildet sein und einen Wandring 2a mit einem Traggitter 2b umfassen, in welchem eine Ventilatoreinheit 2c gehalten ist. Die Ventilatoreinheit 2c weist dabei einen Motor auf, insbesondere einen Außenläufermotor, dessen Rotor in bevorzugter Ausführung direkt in ein Axialflügelrad integriert ist. Das zur Halterung der Ventilatoreinheit 2c dienende Traggitter 3 des Axiallüfters 2 kann weitmaschig ausgeführt sein, da es nicht die Funktion eines Berührungsschutzes erfüllen muss, weil diese vom Strömungsgleichrichter 1 übernommen wird.
Ein erfindungsgemäßer Strömungsgleichrichter 1 weist - dies zeigen neben Fig. 1 und 2 auch Fig. 3 bis 5 - einen Grundkörper 3 auf, der mindestens zwei, bevorzugt aber mehrere - in der dargestellten Ausführung sind es fünf - Kränze 4a, 4b, 4c, 4d, 4e umfasst. Jeder Kranz 4a, 4b, 4c, 4d, 4e ist jeweils von einer zylindrischen Mantelfläche radial innen und außen begrenzt. Nur in Fig. 3 sind diesbezüglich exemplarisch eine innere Mantelfläche des mittleren Kranzes 4d mit dem Bezugszeichen 5 und die ihr gegenüber liegende äußere Mantelfläche des mittleren Kranzes 4d mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet.
In jedem Kranz 4a, 4b, 4c, 4d, 4e befindet sich eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung um eine Längsachse X-X des Strömungsgleichrichters 1 herum verteilt und im Wesentlichen radial angeordneten, jeweils zwischen den Mantelflächen 5, 6 der Kränze 4a, 4b, 4c, 4d, 4e verlaufenden Luftleitschaufeln 7. Die Luftleitschaufeln 7 verlaufen dabei gleichzeitig - hierzu wird insbesondere exemplarisch auf den geschnitten dargestellten Kranz 4c in Fig. 3 verwiesen - jeweils von einer anströmseitigen Schaufelkante 7a ausgehend und in einer abströmseitigen Schaufelkante 7b endend in Umfangsrichtung gesehen gekrümmt zur Achsrichtung X-X. Durch die Krümmung R1 zur Achsrichtung X-X, welche beispielsweise durch einen Kreisbogen bestimmt sein kann, wird insbesondere bewirkt, dass ein Zuströmwinkel µ_Z der Luft zu der Luftleitschaufel 7 an der anströmseitigen Schaufelkante 7a derart groß ist, dass er im Wesentlichen einem Abströmwinkel µ_A der mit Drall behafteten Luft aus dem Axiallüfter 2 entspricht, während der Abstömwinkel µ_A der Luft von den Luftleitschaufeln 7 an der abströmseitigen Schaufelkante 7b derart gewählt ist, dass die Luftleitschaufel 7 in diesem Bereich parallel zu einer in Richtung der Längsachse X-X verlaufenden Luftförderrichtung verläuft. Dieses Merkmal ist auch Fig. 6 in besonders anschaulicher Weise zu entnehmen.
Der Zuströmwinkel µ_Z der Luft zu der Luftleitschaufel 7 ist dabei, wie Fig. 6 veranschaulicht, definiert als der spitze Winkel zwischen einer an die anströmseitige Schaufelkante 7a angelegten Tangente T_Z und der Längsachse X-X. Er kann bevorzugt im Bereich 20° ≤ µ_Z ≤ 80° liegen. Der Abströmwinkel µ_A ist in gleicher Weise mit einer an die abströmseitige Schaufelkante 7b angelegten Tangente T_A definiert und hat vorzugsweise den Wert von 0°. Der Zuströmwinkel µ_Z kann insbesondere an allen in einem Kranz 4a, 4b, 4c, 4d, 4e liegenden Luftleitschaufeln 7 gleich groß sein, sich jedoch von dem jeweiligen Zuströmwinkel µ_Z der Luft an den Luftleitschaufeln 7 in einem anderen Kranz 4a, 4b, 4c, 4d, 4e unterscheiden. Hierbei können die Zuströmwinkel µ_Z in Abhängigkeit vom Abströmprofil der aus dem Axiallüfter 2 austretenden Luft von Kranz 4a, 4b, 4c, 4d, 4e zu Kranz 4a, 4b, 4c, 4d, 4e variiert werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters 1 ist der jeweilige Zuströmwinkel µ_Z der Luft an allen Luftleitschaufeln 7 gleich groß. Durch Wahl der entsprechenden Anzahl der jeweils eine gleiche Breite B aufweisenden Kränze 4a, 4b, 4c, 4d, 4e mit Luftleitschaufeln 7 (siehe Fig. 4) und der Anzahl der Luftleitschaufeln 7, die von Kranz 4a, 4b, 4c, 4d, 4e zu Kranz 4a, 4b, 4c, 4d, 4e von außen nach innen abnimmt, wird erreicht, dass alle Luftleitschaufeln 7 und Räume, in denen die Luftleitschaufeln 7 sich jeweils befinden bzw. die gegenseitigen Abstände der Luftleitschaufeln 7 voneinander, nahezu uniform und mit gleicher Größe ausgebildet sind, und daher auch im Hinblick auf die angestrebten Wirkungen der Drallminderung und Vergrößerung der Wurfweite in gleicher Weise zur Effizienzsteigerung beitragen.
Ein erfindungsgemäßer Strömungsgleichrichter 1 kann auf diese Weise auch mit einer sehr stabilen Wabenstruktur ausgeführt werden, deren Festigkeit zusätzlich noch dadurch erhöht wird, wenn - wie dargestellt und insbesondere in Fig. 4 mit Bezugszeichen gekennzeichnet - die anströmseitigen Schaufelkanten 7a und die abströmseitigen Schaufelkanten 7b der Luftleitschaufeln 7 in jeweils nebeneinander liegenden Kränzen 4a, 4b, 4c, 4d, 4e mit umfangsgemäßem Versatz V zueinander angeordnet sind. Dabei können die jeweiligen Abstände A, in denen die Luftleitschaufeln 7 zueinander angeordnet sind, vorzugsweise jeweils gleich groß sein. In Fig. 4 ist diesbezüglich exemplarisch als solcher Abstand A derjenige zwischen zwei nebeneinander liegenden anströmseitigen Kanten 7a angegeben.
Durch eine Wahl einer entsprechenden Anzahl von Kränzen 4a, 4b, 4c, 4d, 4e mit Luftleitschaufeln 7, der Anzahl der Luftleitschaufeln 7 selbst sowie alternativ oder zusätzlich auch vorzugsweise durch die Gesamthöhe H der Beschaufelung (vgl. Fig. 6 und 7), durch die die axiale Länge L des erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters 1 wesentlich beeinflusst wird, kann erreicht werden, dass der erfindungsgemäße Strömungsgleichrichter 1 auch eine Funktion als Berührungsschutz übernimmt.
Zur Verbesserung des Ablöseverhaltens der Luft von den Schaufeln 7 - und damit verbunden zur Geräuschminderung - ist in der dargestellten Ausführung vorgesehen, dass die abströmseitigen Schaufelkanten 7b eine in radialer Richtung veränderliche Höhe, insbesondere eine sich stetig verändernde Höhe, aufweisen. Dabei ist vorgesehen, dass die abströmseitigen Schaufelkanten 7b der Luftleitschaufeln 7 zur Einstellung der in radialer Richtung veränderlichen Höhe eine Krümmung R2 aufweisen, die ebenfalls - wie auch die Schaufelkrümmung R1 in umfangsgemäßer Richtung - bevorzugt durch einen Kreisbogen beschrieben werden kann.
Ein weiteres bevorzugtes Merkmal des erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters 1 ist, dass in der radialen Folge der Kränze 4a, 4b, 4c, 4d, 4e mit den Luftleitschaufeln 7 die Kränze 4a, 4b, 4c, 4d, 4e jeweils unterschiedliche, insbesondere zwei, jeweils alternierende Höhen H1, H2 aufweisen. Zwischen jeweils zwei Schaufelreihen (Kränze 4a, 4c, 4e) mit peripher größerer Höhe H1 der Schaufeln, welche über die Breite der Kränze 4a, 4c, 4e radial einwärts abnimmt, ist jeweils konzentrisch ein Ring (Kränze 4b, 4d) eingezogen, der peripher in seiner Höhe H2 reduziert ist, wobei die Schaufelhöhe über die Kranzbreite B dann radial einwärts wieder zunimmt. Dadurch wird die Ablösung von den Luftleitschaufeln 7 verbessert und der Strömungswiderstand bei insgesamt gleichbleibender, z. B. aus Gründen des Berührungsschutzes gewählter, axialer Gesamtlänge L des erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters 1 in optimaler Weise verringert. Der Verlauf der radialen Krümmung R2 der abströmseitigen Schaufelkanten 7b der Luftleitschaufeln 7, durch welche die in radialer Richtung veränderliche Höhe an vorzugsweise jeder Schaufel eingestellt wird, kann dabei in jeweils nebeneinander liegenden Kränzen 4a, 4b, 4c, 4d, 4e spiegelbildlich verlaufen.
Das heißt, wenn beispielsweise - wie insbesondere durch Fig. 3 veranschaulicht wird - in einem Kranz 4c, der radial außen von einer Wand mit größerer Höhe H1 (äußere Mantelfläche 6) und radial innen von einer Wand mit geringerer Höhe H2 (innere Mantelfläche 5) begrenzt wird, eine durch die Krümmung R2 bewirkte Ausbauchung der Kontur der Schaufelkante 7a radial nach außen vorliegt, folgt in dem daneben liegenden Kranz 4d, der radial außen von der Wand mit der geringeren Höhe H2 und radial innen von einer Wand mit größerer Höhe H1 begrenzt wird, eine durch die Krümmung R2 bewirkte Ausbauchung der Kontur der Schaufelkante 7a - in Bezug auf die Wand zwischen den Kränzen 4c, 4d spiegelbildlich zur Krümmung R2 im daneben liegenden Kranz 4c - radial nach innen. Bei verringertem Materialeinsatz für den erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter 1 aufgrund der reduzierten Höhe H2 kann durch diese konstruktive Ausgestaltung einer Rückverwirbelung der strömenden Luft entgegengewirkt werden, da diese bis zu der größeren Höhe H1 unter Ausbildung einer laminaren Grenzschicht an den Luftleitschaufeln 7 geführt wird.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Wie als bevorzugt dargestellt, kann der Grundkörper 3 eines erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichters 1 bevorzugt einteilig und vorzugsweise als Spritzgießteil aus Kunststoff ausgeführt sein, jedoch liegt auch eine mehrteilige Ausführung, gegebenenfalls auch aus einem metallischen Material, im Rahmen der Erfindung.
Des Weiteren kann der Fachmann zweckmäßige ergänzende technische Maßnahmen vorsehen, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So können am Grundkörper 3 Befestigungsmittel 8, 9 zur lösbaren Befestigung an dem Axiallüfter 2, insbesondere z. B. Rastmittel 8 zur Verbindung mit dem diesem Lüfter 2 zugehörigen Wandring 2a und/oder Befestigungsöffnungen 9 zum Durchtritt von zur Verschraubung mit dem Lüfter 2 dienenden Schrauben 10, vorhanden sein. Auch ein die axiale Länge vergrößernd mitbestimmender, und daher möglichst mit geringer Länge auszuführender Verbindungs- bzw. Abdeckabschnitt 11 für den Axiallüfter 2 kann - wie dargestellt - an einem erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter 1 vorgesehen sein.
Die Gesamthöhe H der Beschaufelung kann optimalerweise in einem Bereich von 25 mm bis 100 mm liegen, was dabei vorzugsweise einer Größe im Bereich 5 Prozent bis 40 Prozent der Größe des Außendurchmessers des Axiallüfterrades entspricht.

Bezugszeichen

1: Strömungsgleichrichter
2: Axiallüfter
2a: Wandring von 2
2b: Traggitter von 2
2c: Ventilatoreinheit von 2
3: Grundkörper von 1
4a: erster Kranz mit 7 in 2
4b: zweiter Kranz mit 7 in 2
4c: dritter Kranz mit 7 in 2
4d: vierter Kranz mit 7 in 2
4e: fünfter Kranz mit 7 in 2
5: innere Mantelfläche von 4a, 4b, 4c, 4d, 4e
6: äußere Mantelfläche von 4a, 4b, 4c, 4d, 4e
7: Luftleitschaufel
7a: anströmseitige Schaufelkante von 7
7b: abströmseitige Schaufelkante von 7
8: Rastmittel an 1 für 2
9: Durchtrittsöffnung von 1 für 10
10: Schraube zur Verbindung von 1 und 2

A: gegenseitiger Abstand von 7 bzw. 7a (Fig. 4)
B: Breite von 4a, 4b, 4c, 4d, 4e (Fig. 4)
H: Gesamthöhe der Beschaufelung mit 7 (Fig. 6, 7)
H1: größere Höhe von 7 (Fig. 3)

H2: kleinere Höhe von 7 (Fig. 3)
L: axiale Länge von 1 (Fig. 3, 5)
R1: umfangsgemäße Krümmung von 7 in Richtung X-X (Fig. 3, 6)
R2: radiale Krümmung von 7b in Richtung X-X (Fig. 3, 7)
TZ: Tangente an 7a
TA: Tangente an 7b
V: umfangsgemäßer Versatz von 7 gegeneinander (Fig. 4)
X-X: Längsachse von 1

µZ: Zuströmwinkel der Luft an 7 (zwischen T_Z und X-X)
µA: Abströmwinkel der Luft von 7 (zwischen T_A und X-X)

Claims

Strömungsgleichrichter (1) für einen Axiallüfter (2), mit einem Grundkörper (3), der einen jeweils von zylindrischen Mantelflächen (5, 6) radial innen und außen begrenzten Kranz (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung um eine Längsachse (X-X) herum verteilt und im Wesentlichen radial angeordneten, zwischen den Mantelflächen (5, 6) verlaufenden Luftleitschaufeln (7) umfasst, wobei die Luftleitschaufeln (7) in Umfangsrichtung gesehen jeweils zwischen einer anströmseitigen Schaufelkante (7a) und einer abströmseitigen Schaufelkante (7b) mit einer Krümmung (R1) zur Achsrichtung (X-X) verlaufen, wobei
in dem Grundkörper (3) zwei oder mehr Kränze (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Längsachse (X-X) herum verteilt und im Wesentlichen radial angeordneten, zwischen den Mantelflächen (5, 6) verlaufenden Luftleitschaufeln (7) vorhanden sind, wobei zumindest die abströmseitige Schaufelkante (b) der Luftleitschaufeln (7) eine sich in radialer Richtung verändernde Höhe aufweist, wobei

die abströmseitige Schaufelkante (7b) der Luftleitschaufel (7), welche die sich in radialer Richtung verändernde Höhe aufweist, eine Krümmung (R2) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Anzahl von innerhalb eines Kranzes (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) angeordneten Luftleitschaufeln (7) von Kranz (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) zu Kranz (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) radial nach innen hin abnimmt, so dass in jedem Kranz (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) ein annähernd gleicher Abstand (A) zwischen den jeweiligen Luftleitschaufeln (7) vorliegt.
Strömungsgleichrichter (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelkante (7a, 7b) eine sich in radialer Richtung stetig verändernde Höhe aufweist.
Strömungsgleichrichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelkante (7b) der Luftleitschaufel (7), welche die sich in radialer Richtung verändernde Höhe aufweist, eine kreisbogenförmige Krümmung, aufweist.
Strömungsgleichrichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass bei der Krümmung (R1 ) zur Achsrichtung (X-X), welche die Luftleitschaufeln (7) in Umfangsrichtung gesehen jeweils zwischen ihrer anströmseitigen Schaufelkante (7a) und ihrer abströmseitigen Schaufelkante (7b) aufweisen, der Zuströmwinkel (µ_z) der Luft zu der Luftleitschaufel (7) derart gewählt ist, dass er im Wesentlichen einem Abströmwinkel (µ_A) der Luft aus dem Axiallüfter (2) entspricht, auf dem der Grundkörper (3) montiert ist, und dass der Abströmwinkel (µ_A) der Luft von den Luftleitschaufeln (7) derart gewählt ist, dass die Luftleitschaufel (7) in diesem Bereich parallel zu einer in Richtung der Längsachse (X-X) verlaufenden Luftförderrichtung ausgeführt ist.
Strömungsgleichrichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zuströmwinkel der Luft (µ_z) an allen Luftleitschaufein (7) gleich groß ist.
Strömungsgleichrichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass ein/der jeweilige Zuströmwinkel (µ_z) der Luft an allen in einem Kranz (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) liegenden Luftleitschaufeln (7) gleich groß ist, sich jedoch von dem jeweiligen Zuströmwinkel (µ_z) der Luft an den Luftleitschaufeln (7) in einem anderen Kranz (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) unterscheidet.
Strömungsgleichrichter (1 ) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Zuströmwinkel (µ_z) der Luft an den Luftleitschaufeln (7) in Abhängigkeit vom Abströmprofil der aus dem Axiallüfter (2) austretenden Luft von Kranz (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) zu Kranz (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) variiert.
Strömungsgleichrichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) einteilig und insbesondere als Spritzgießteil, insbesondere aus Kunststoff, ausgeführt ist.
Strömungsgleichrichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in allen Kränzen (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) Öffnungen zwischen den Luftleitschaufeln (7) derart klein und/oder insbesondere eine axiale Höhe (H) der Anordnung der Luftleitschaufeln (7) derart groß gestaltet ist, dass ein Durchgreifen mit der Hand oder mit einzelnen Fingern bis zum drehenden Laufrad nicht möglich ist.
Strömungsgleichrichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass am Grundkörper (3) Befestigungsmittel (8, 9) zur lösbaren Befestigung an dem Axiallüfter (2), insbesondere Rastmittel (8) zur Verbindung mit einem dem Axiallüfter (2) zugehörigen Wandring (2a) und/oder Befestigungsöffnungen (9) zum Durchtritt von zur Verschraubung mit dem Axiallüfter (2) dienenden Schrauben (10), vorhanden sind.
Strömungsgleichrichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der radialen Folge der Kränze (4a. 4b, 4c, 4d, 4e) mit den Luftleitschaufeln (7) diese Kränze (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) jeweils unterschiedliche Höhen (H1, H2), insbesondere zwei, jeweils von Kranz (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) zu Kranz (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) alternierende Höhen (H1, H2) aufweisen.
Strömungsgleichrichter (1) nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Verlauf der radialen Krümmung (R2) der Schaufelkanten (7b), durch welche die sich in radialer Richtung verändernde Höhe an insbesondere jeder Luftleitschaufel (7) eingestellt wird, in jeweils nebeneinander liegenden Kränzen (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) spiegelbildlich zueinander ausgeführt ist.
Strömungsgleichrichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der radialen Folge der Kränze (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) die anströmseitigen Schaufelkanten (7a) und die abströmseitigen Schaufelkanten (7b) der Luftleitschaufeln (7) in jeweils nebeneinander liegenden Kränzen (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) mit umfangsgemäßem Versatz (V) zueinander angeordnet sind.