EP3775571A1 - Ventilator und einströmgitter für einen ventilator - Google Patents

Ventilator und einströmgitter für einen ventilator

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Publication number
EP3775571A1
EP3775571A1 EP19715390.1A EP19715390A EP3775571A1 EP 3775571 A1 EP3775571 A1 EP 3775571A1 EP 19715390 A EP19715390 A EP 19715390A EP 3775571 A1 EP3775571 A1 EP 3775571A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
webs
inflow
fan
region
grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19715390.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frieder Loercher
Alexander Herold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ziehl Abegg SE
Original Assignee
Ziehl Abegg SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ziehl Abegg SE filed Critical Ziehl Abegg SE
Publication of EP3775571A1 publication Critical patent/EP3775571A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F04D29/4213—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps suction ports
    • 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
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/667—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by influencing the flow pattern, e.g. suppression of turbulence
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
    • F04D29/701—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/703—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps specially for fans, e.g. fan guards
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F05D2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/51—Inlet

Definitions

  • the present invention relates to a fan (axial, radial or diagonal fan) with an impeller and a Vorleit adopted in the flow path in front of the impeller, preferably in front of the inlet region of an inlet nozzle, the Vorleit driving is designed as Einströmgitter mitflambaigen webs and wherein the webs a Form variety of grid cell-like flow channels. Furthermore, the invention relates to a special Vorleit driving which is designed in the sense of Einströmgitters with flat webs.
  • a generic fan with inflow-side lead-in device is known, for example, from WO 03/054395 A1.
  • the Vorleiteinrich- tion provided there serves primarily the flow compensation, especially for noise reduction.
  • the known pre-guide device generates a pre-twist in the direction of rotation of the impeller. It is essential that acoustic improvements are regularly accompanied by losses of airflow and efficiency.
  • the Vorleit tone provided there is also very expensive to manufacture.
  • Vorleiter are already known, which serve to favor the efficiency and / or the air performance.
  • these guide wheels cause acoustic disadvantages and are complicated in structure and in the installation in the respective fan products. They are regularly installed in front of fan impellers in a cylindrical space with a diameter approximately equal to that of the fan impeller and thus do not have a significantly larger flow area than the fan. As a result, the air speeds in the area of these preliminary guide wheels are relatively high, which in particular causes the acoustic disadvantages.
  • the invention is based on the following technical problem.
  • the present invention is therefore based on the object to design a fan and further develop such that a noise reduction takes place in disturbed inflow.
  • the fan should be compact and have very low pressure losses.
  • a Vorleit tone, in particular a Einströmgitter or Vorleitgitter be specified, which meets the above requirements and which can be produced with economic tooling in plastic injection molding. It should be dimensionally stable and advantageously take over the function of an upstream splash guard.
  • the webs extend predominantly between preferably two branches or between each branch in an edge region. Depending on the junction, preferably three bridges meet. With these features very special grid cell-like flow channels are formed, which are suitable to reduce noise in disturbed inflow.
  • the independent claim 2 solves the above problem in that the flow channels at least partially have a honeycomb-like cross-section. On top of that, a very special stability is achieved by this embodiment.
  • the further subordinate claim 3 claims a further alternative, where after the Einströmgitter has a basket-like contour, this embodiment is based on the outer and / or inner envelope surface of the inflow grating.
  • the independent claims are based on the basic idea of providing an inflow grille or inflow grille in front of the inlet nozzle of a ventilator, in order to reduce the noise arising during operation of the ventilator in the event of disturbed inflow.
  • the inflow grating is defined by planar webs, the webs being arranged relative to one another in such a way that lattice-cell-like flow channels are formed.
  • the clever combination of the webs forming branches and junctions makes it possible to realize advantageous geometries, for example to the effect that the flow channels have a honeycomb-like cross-section.
  • honeycomb is to be understood in its broadest sense, meaning that it also includes polygons, for example lattice cells with a 4-cornered, 5-edged, or 6-edged or polygonal cross-section.
  • the inflow grid has a basket-like contour, wherein the contour can relate both to the outer and to the inner envelope surface of the inflow grid.
  • An inflow grating of the aforementioned type does justice to the radial inflow in the region near the nozzle plate.
  • the flow channels have an advantageous effect on low pressure losses.
  • the basket-like outer contour is also advantageous for demoldability in the context of an injection molding technique to be used, especially in the case of plastic parts.
  • compact grids can be produced with the appropriate properties.
  • the basket-like outer contour if this is continuous and curved.
  • the grid bars should be as thin as possible, for example in the range of 0.25 mm to 1 mm bar thickness. In the direction of flow, they should have a depth of at least 5 mm (hence the term "flat web" selected in the claims).
  • the grid webs form a non-structured grid in which honeycomb grid cells are combined with each other.
  • the lattice cells can be polygonal and combined with one another or with one another. In this way, a minimal obstruction through grid bars can be achieved, in particular if a certain maximum grid width is necessary due to the required noise reduction or taking account of aspects of the protection against scrubbing, which leads to low pressure and efficiency losses.
  • the Einströmgitter extends in a further advantageous manner over the entire range to the imaginary extension of the fan axis, so has no or no particularly large opening in the inner region.
  • a central opening is not necessary in the light of the teaching according to the invention, indeed even to be avoided, if the inflow grille additionally fulfills a contact protection.
  • a central opening prevents noise minimization and stability of the grid.
  • the special configuration of the inflow grate is of particular advantage, not only with respect to the grate cell-like flow channels, but also with respect to the continuous and curved outer contour.
  • Honeycomb elements with 4, 5 or 6 corners make it possible to realize unstructured grids, whereby variable grid widths can be realized across the entire inflow grate, as required.
  • the inflow grille according to the invention is for use in an axial, radial or diagonal fan and is designed according to the above statements.
  • the inflow grille according to the invention is for use in an axial, radial or diagonal fan and is designed according to the above statements.
  • Fig. 1 in a perspective view from the inflow side of a
  • FIG. 1a is a perspective view of a schematic detail of a constructed from webs cell according to FIG. 1, wherein characteristic dimensions of the webs and cells are characterized
  • FIGS. 1 to 4 in a side view and in section on a plane through the axis of the inflow grating according to FIGS. 1 to 4, wherein characteristic dimensions of the inflow grille are shown;
  • FIG. 6 shows a perspective view of the inflow side of a further embodiment of an inflow grating according to the invention, 7 in axial plan view, seen from the outflow side, the inlet grille of FIG. 6,
  • FIG. 8 is a perspective view of the inflow side of another embodiment of an inflow grating
  • FIGS. 8 and 9 are axial plan views, viewed from the inflow side, of the inlet grille of FIGS. 8 and 9,
  • FIGS. 8 to 10 wherein characteristic dimensions of the inflow grille are shown;
  • FIG. 12 is a side view and in section on a plane through the axis of another example of a Einströmgitters invention with curved webs,
  • FIG. 13 shows a perspective view of the inflow side of a further embodiment of an inflow grating according to the invention with a central, closed Anspritz Scheme,
  • FIG. 14 is an axial plan view, viewed from the inflow side, of the inlet grille of FIG. 13, FIG.
  • FIGS. 13 and 14 are side views of the inflow grating according to FIGS. 13 and 14,
  • 16 is a side view and in section on a plane through the axis of the inflow grating of FIG. 13 to 15, 17 is a perspective, schematic view seen from the inflow side and cut on a plane through the axis of a fan with motor, impeller, inlet nozzle, a nozzle plate and the Einströmgitter according to FIG. 13 to 16.
  • Fig. 1 shows an embodiment of an inflow grille 1 in a perspective view from the front, i. seen from the inflow side.
  • the inlet grille 1 is advantageously mounted in front of the inlet nozzle 2 of a fan, similar to the illustration in FIG. 17, so that its axis coincides approximately with the axis of rotation of the fan.
  • the air initially flows through the inflow grating 1 into the inlet nozzle 2 before undergoing a total pressure increase when it flows through an impeller 3 of the fan, which is driven by a motor 4.
  • the inflow grille 1 equalizes the inflowing air, which reduces the noise generated in the impeller.
  • the inflow grating 1 consists of a plurality of webs 5, which define grid cells 6.
  • the grid cells 6 are flowed through during operation of the fan, that is, they form flow channels.
  • the inflowing air has a lower speed in an area in front of an inlet nozzle 2 than in the interior of an inlet nozzle 2, since the area through which the air mass flow is conveyed is greater in an area in front of an inlet nozzle 2 than in an inlet nozzle 2.
  • the inflow grating 1 is used in such an area rather low flow velocities, ie the throughflow velocity in the inflow grille 1 is lower than the throughflow velocity in the inlet nozzle 2. As a result, flow losses and generation of noise at the inlet grate 1 are kept low.
  • the contour of Einströmgitters 1 not completely flat perform.
  • the contour can be described approximately by the outer envelope surface 7 and / or the inner envelope surface 8 (FIG. 2) of the inflow grating 1.
  • These envelope surfaces 7, 8 are defined by the totality of the inflow-side and outflow-side end faces 7a and 8a of the webs 5 (see FIG. 1a), supplemented by imaginary continuous or curvature-continuous completions in the region of the flow channels 6.
  • FIG. 1a shows, in a detailed, enlarged representation, a region of the inflow grating 1 from FIG. 1.
  • the webs 5 have a significant depth t (9), advantageously approximately 6-20 mm, in the direction of flow. Therefore, the webs 5 are also referred to as "flat" webs.
  • a grid cell 6 is furthermore significantly characterized by a cell width w (12), for example defined by the radius of the largest in-sphere of the cell 6.
  • a small grid width w (12) is advantageous, for example a value of w (12 ) of not more than two to three times the depth of t (12) for the vast majority of the cells 6 of an inflow grating 1.
  • the cell width w (12) also represents a contact protection device which, according to regulations and standards , Requirements for the cell width w (12) must comply with the cell shape and the distance of the cell 6 from a rotating part of the fan. As a result, the size of the cell width w (12) is additionally limited to the top.
  • the inflow grille 1 has attachment areas 18 at the outer area, which serve to fasten the inflow grille 1 to the inlet nozzle 2 or the nozzle plate 32 (FIG. 17).
  • attachment areas 18 come in various ways in question. Possible attachments are screws, rivets, snap hooks, bayonet locks, gluing, snap-fastening, hook-and-loop fasteners or others. In the exemplary embodiment, a screw hole is provided in each case at four attachment regions 18.
  • the basket-like contour of the inner enveloping surface 8 of the inflow grille 1 can be clearly seen.
  • this contour runs a little way, advantageously more than 10 mm or more than 8% of the outer diameter D (20) (FIG. 5), approximately parallel to the imaginary center axis approximately on a cylinder jacket (cylinder jacket-like region 34).
  • cylinder jacket-like region 34 In this cylinder jacket-like region 34 are the cells 19 of the outer row, of which in each case two adjacent ones are separated from each other by a web 35 of the outer row.
  • the cells 19 of the outer row have a rather oblong shape.
  • the cell widths w incoupling radii, in the case of the cells 19 of the outer row essentially determined by the distance between two adjacent webs 35 of the outer row
  • the contour is flat or flat approximately orthogonal to the axis (flat area 33).
  • the transition from the flat region 33 to the cylinder jacket-like region 34 takes place via a short transition region 24 which, in the exemplary embodiment, is curved.
  • the outer envelope surface 7 and the inner envelope surface 8 extend approximately parallel.
  • the division of the regions 33, 34, 24 can be made on the basis of the outer and / or the inner envelope surface 7 or 8.
  • FIG. 3 the Einströmgitter 1 according to FIGS. 1 and 2 in axial plan view from the front (viewed from the inflow side) is shown.
  • Such Einströmgitter 1 is advantageously produced in plastic injection molding. It is also advantageous to select the viewing direction from FIG. 3 as a removal direction for an injection molding tool in order to keep tool complexity low.
  • a tool part then moves relative to the inflow grating 1 towards the viewer, advantageously the nozzle side of the tool, and another tool part away from the observer.
  • the injection molding tool advantageously has no further slides for the sake of simplicity of manufacture.
  • the attachment portions 18 are in interaction with the grid bars 5 designed such that their removal from an injection mold undercut in a slide direction parallel to the axis (corresponds to the line of sight in this illustration) is possible.
  • the webs can advantageously also have a curvature in order to guide the flow optimally.
  • a web 29 is marked, which is an axially aligned web, i. it is aligned parallel to the axis (viewing and sliding direction), which facilitates its demolding.
  • Axially aligned webs 29 are advantageously provided with a Entformschräge.
  • the two radially outermost rows of lattice webs 5, which run approximately in the circumferential direction, run in the transition region 24 of the enveloping surfaces 7 or 8 and are coordinated with one another in such a way that only little or no undercutting regions arise, ie. they do not obscure, or only slightly, in the axial direction.
  • the cells in the near-axis region are smaller than those in an off-axis region.
  • the cell size or cell width w (12, see FIG. 2) is optimized with regard to compliance requirements the protection against contact and with regard to the acoustic improvements or flow comparisons to be achieved.
  • the distribution of the cells is optimized with a special algorithm. There are (when viewed on one of the envelope surfaces 7 or 8), the most diverse cell contours, in particular, but not exclusively, regular and irregular 4-6 corner. Approximately each cell (viewed on an envelope surface 7 or 8) describes a range of points which are closest to a central point (on the envelope surface) compared to the imaginary central points of all other cells.
  • the structure of the grating 1 is also characterized in that exactly 3 webs 5 meet in the vast number of branching regions 15; 4 webs 5 meet in far fewer branching regions. Furthermore, there are no relatively small cells along the edge a flow area of less than 50% with respect to the flow area of one of their neighboring cells, which results from an effect of "intersecting outer cells with the boundary".
  • the inflow grating 1 from FIGS. 1 to 3 is shown in axial plan view from the rear (viewed from the outflow side).
  • the axially aligned webs 35 of the outer row have a free end 14.
  • they can be removed from a tool slide, which moves when opening in the direction of the downstream side (toward the viewer). That the ends 14 of the outer webs 35 are not connected, is disadvantageous in terms of strength and dimensional stability, but can be compensated by a high-quality material or by large wall thicknesses d (10).
  • a segmentation can advantageously be used to join inflow grids 1 of several injection-molded segments, for example by clipping, latching, screwing, gluing, fastening to the nozzle plate, or the like.
  • the central part can be simply designed, in particular flat or flat.
  • Fig. 5 shows the Einströmgitter 1 according to FIGS. 1 to 4 in a side view and in section at a plane through the axis.
  • the course of the basket-like contour of the inflow as well as the outflow-side enveloping surfaces 7 and 8 can be easily recognized.
  • the outer envelope surface 7 has an outer diameter D (20), which is also referred to as the diameter D (20) of the inflow grating 1, in which case the diameter of the attachment regions 18 is not taken into account.
  • the outer envelope surface 7 and inner envelope surface 8 in the exemplary embodiment are approximately parallel to one another.
  • the distance of the envelope surfaces 7 and 8 from each other is advantageously 6 mm to 18 mm or is about 3% -10% of the diameter D (20) of the inflow grating 1.
  • the transition to the flat region 33 is continuous and curved in a transition region 24, in the illustration on the right (inflow side).
  • the transition region 24 has a small extent in the radial direction of less than 12.5% of the outer diameter D (20).
  • the flat region 33 has a diameter DE (21), which is advantageously relatively large and has at least 75% of the value of the outer diameter D (20).
  • the inflow grating 1 has an axial height H (22), wherein the cylinder jacket-like area at the outer envelope surface 7 has an axial extent of HZ (23). HZ (23) is advantageously greater than 6% of the diameter D (20).
  • the basket-like contour of the inflow grating 1 or its enveloping surfaces 7, 8 is well adapted with regard to the flow conditions.
  • an air which flows in more radially from the nozzle plate 32 is to be expected, which due to the cylindrical jacket-like shape of the grid 1 in this region 34 this approximately transversely to the envelope surfaces 7, 8 on a short path and thus can happen with low flow losses.
  • an axial inflow is to be expected, which then likewise flows through the grating 1 over a short path transversely to the enveloping surfaces 7, 8.
  • a short extension transition region 24, a low overall height H (22) can be achieved, which is advantageous for a low footprint of Einströmgitters 1.
  • the axial height H (22) is not greater than 25% of D (20).
  • the targeted alignment of the webs can be seen well, which do not always run exactly perpendicular to the enveloping surfaces, but it is optimally adapted partially deviating significantly from the exact inflow direction.
  • the webs 5 are not curved in the flow direction. However, this is quite conceivable in other embodiments.
  • the outer ends 14 are open, that is not connected to each other (except at the attachment areas 18).
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of an inflow grille 1 in a perspective view from the front (viewed from the inflow side).
  • the outer ends 14 of the webs 35 of the outer row are connected via an outer connecting ring 25.
  • the dimensional stability of the outer webs 35 is increased, which may be advantageous in terms of compliance with the requirements imposed on a contact protection, in particular if softer or more elastic materials are used.
  • the outer connecting ring 25 may be advantageous.
  • the connecting ring 25 is connected to the webs 35 by means of a connection 27. This connection is Extended range of the outer webs 35 designed in the form of a rounding with a large radius of curvature> 3 mm.
  • the attachment areas 18 are integrated in the connecting ring 25.
  • the connecting ring 25 lies in a plane which represents the screwing plane towards the nozzle 2 or the nozzle plate 32.
  • the connecting ring 25 can extend axially offset from the fastening plane, apart from the fastening regions 35. This creates space in the assembled state between the nozzle 2 and the nozzle plate 32 and the connecting ring 25. The presence of such a place may be necessary for existing screw heads, with which, for example, the nozzle 2 and the nozzle plate 32 may be screwed, or to Druckent Spotifyein- to be able to place directions.
  • the connecting ring extends in areas offset axially from the screwing plane, some or all of the webs 35 of the outer row may project beyond this towards the nozzle 2 or the nozzle plate 32, or end at the connecting web 25 in the axial direction. It can be mounted in the area between the connecting web and screw level also more webs.
  • the connecting ring 25 is partially interrupted and thus individual outer ribs 35 with open outer ends 14 are present. These outer ribs 35 with open outer ends 14 may also be shortened so that the outer ends 14 are spaced from the screwing plane. Again, this can serve to create space for screw heads, pressure relief devices or the like between screw level and Einströmgitter 1 in the assembled state.
  • the Einströmgitter 1 is shown in FIG. 6 in axial plan view from behind (seen from the downstream side). It can be seen in this illustration, in particular, that the connecting ring 25 is radially completely outside all webs 5, except for the axially aligned webs 35 of the outer row with their connections 27 to the connecting ring 25.
  • This is particularly advantageous for the releasability of the grid 1 a simple on-off injection mold.
  • four identical cells 26 of the grid 1 constructed of four equal segments are shown in FIG. Since the number of mutually different cells is greatly reduced by such a segmentation, reduces the effort in the construction of the grid 1 and especially the associated injection mold.
  • FIG. 8 shows an inflow grid 1 in a perspective view from the front (viewed from the inflow side).
  • the cells 6 and the webs 5 are arranged there neither honeycomb-like nor unstructured, but radially extending and extending over the circumference webs 5 are formed.
  • Four radially extending webs 5 meet in the central axis region at a central branching point 16.
  • the number of webs 5 which meet per branching region 15 is predominantly 4.
  • the inflow web 1 has a basket-like contour of the outer enveloping surface 7. In this embodiment, no transition region is formed between the flat portion 33 and the cylinder jacket-like portion 34, but a "kink" separating these two portions.
  • the attachment regions 18 in the inflow grating 1 according to FIG. 8 are, as seen in the circumferential direction, mounted between in each case two adjacent webs 35 of the outer row of the lattice 1.
  • the webs 5a and 5b shown by way of example have a large undercut area 17 with respect to a removal direction parallel to the axis. Due to this large undercut area, removal from a simple on-off injection mold parallel to the axial direction is unimaginable. A removal from the mold is conceivable with sliders that form a star shape radially outwardly, which form the part of the grid 1 corresponding to the cylinder jacket-like part 34.
  • FIG. 9 the inflow grating 1 according to FIG. 8 is shown in a perspective view from the rear (seen from the outflow side). The basket-like contour of the inner envelope 8 is clearly visible.
  • the Einströmgitter 1 in axial plan view from the front (viewed from the inflow side) shown.
  • four identical cells 26 of the quadrangular segmentation are shown.
  • the Einströmgitter 1 is shown in FIGS. 8 to 10 in a side view and in section on a plane through the axis.
  • the diameter D (20) of the grating 1 and the diameter DE (21) of the flat region 33 correspond to each other, since no transition region is formed.
  • the axial height H (22) of the grating 1 is slightly larger than the axial height HZ (23) of the cylindrical part, since the mounting portions 18 project axially to the right (to the screwing back) over the grid.
  • FIG. 12 shows a further embodiment of an inflow grille 1 according to the invention in a side view and in section on a plane through the axis.
  • the webs 5 in the exemplary embodiment are partially curved when viewed in section.
  • an even better adaptation of the grating 1 or the webs 5 to the inflow can be achieved.
  • advantages in the demolding at fixed flow-favorable surface angles of the webs 5 on the inflow side can be achieved.
  • curved webs 5 if required, a targeted, low-loss diversion of the inflow can be achieved. Any curvatures (direction, amount) are conceivable. Curved webs 5 can simultaneously be axially aligned webs.
  • FIG. 13 shows a further embodiment according to the invention of an inflow grille 1 in a perspective view from the front (viewed from the inflow side).
  • the grid 1 is constructed in an unstructured manner, so that in the majority of cases 3 webs 5 meet at the branching regions 15.
  • An outer connecting ring 25 is formed, via which the webs 35 of the outer row are connected to one another.
  • the connections 27 of the outer webs 35 to the connecting ring 27 are formed as fillets with relatively large radii of curvature in extension of the webs themselves.
  • connections 27 extend in the radial direction over a large part of the radial extent of the connecting ring 25 (over more than half of this area).
  • Four attachment regions 18 are integrated in the course of the connecting ring 25.
  • the outer webs 35b which are approximately centrally located on the attachment regions 18 in the circumferential direction, are reduced in their outer diameter in order to gain access to the attachment of the inflow grille to the attachment regions 18.
  • These outer webs 35b reduced in outer diameter are advantageously lengthened inwards in diameter in order to have the necessary stability and the necessary cross section for the injection molding process (see also the web 35b of the outer row in the region of a fastening region 18 in FIG. 16).
  • a closed, central injection area 28 is formed.
  • the liquid plastic is injected centrally at this Anspritz Scheme 28 and then distributed over this disc-like area in the webs 5.
  • the innermost webs 5 have in this embodiment, an inner end 31 to which they are connected to the central Anspritz Scheme 28 ,
  • the inflow grating 1 according to FIG. 13 is shown in an axial plan view from the front (viewed from the inflow side).
  • This embodiment is completely undercut-free with respect to demoulding in the axial direction.
  • two webs 5a and 5b are shown whose position is coordinated with one another such that they do not overlap one another, as seen in this axial plan view.
  • the choice of the depth of travel t (9), the position and the orientation of the webs, taking into account the compliance with the contact protection regulations, must be observed.
  • axially aligned webs 29 In order to avoid undercut areas near branching areas 15, it is avoided, by using axially aligned webs 29, that two axially out of alignment webs 30 meet at a branching area 15, whose wall normal vectors x components (paraxial components) aligned in the same cell 6 have different signs. As a result, in a branching region 15 in the exemplary embodiment, often two axially non-aligned webs 30 strike an axially aligned web 29, or three axially aligned webs 29. Other combinations occur less frequently. Axially aligned webs 29 are advantageously carried out with Entformungsschrägen to facilitate their removal from an injection mold. In an injection mold, both sides of an axially aligned web are formed by the same tool part. The property "axially aligned" strictly speaking applies to a central area between the two sides of an axially aligned web 29.
  • all webs 5 are formed as axially aligned webs 29 in a radially inner region, for example from a certain limiting radius.
  • the tool can be designed so that with the corresponding inner cells 6 with exclusively or predominantly axially aligned webs 29 no tool parting line runs obliquely through the cells, but the complete contour of the cells can be introduced into a tool part. This further facilitates tool production. Due to the axial Flow in the inner, near-axis region, this is easily realizable without major efficiency or acoustic losses.
  • the embodiment according to FIG. 14 is made up of 12 identical segments, wherein the 12-fold rotational symmetry is locally interrupted by the only four attachment regions 18.
  • the number of different cells 6 is significantly reduced by segmentation with a high number of segments.
  • the inflow grating 1 has a total of 312 cells 6, but due to the segmentation, only 26 differently shaped cells 6 are present.
  • Embodiments of 8 segments are also particularly advantageous.
  • the number of segments is advantageously a multiple of 4.
  • a segmentation can also be used to produce a Einströmgitter 1 according to the invention, in particular for larger outer diameters, in several parts.
  • FIG. 15 shows the embodiment according to FIGS. 13 and 14 in a side view.
  • the connection regions 27 of the outer webs 35 to the outer connecting ring 25 are clearly visible.
  • the connection region 27, which is designed here as a rounding, can also be designed differently, for example as a chamfer.
  • FIGS. 13 to 15 the embodiment of FIGS. 13 to 15 is shown in a side view and in section on a plane through the axis.
  • the exemplified webs 5a and 5b do not overlap, as seen in the axial direction.
  • the connecting ring 25, seen in the axial direction does not cover the web 5a. All this is advantageous for a simple design of the injection molding tool, since undercuts between the webs 5a and 5b and the connecting ring 25 with respect to demolding parallel to the axial direction are avoided.
  • the webs 35b of the outer row which are located in the region of the attachment areas 18, are adapted for better accessibility to the screws, with which the inflow grille 1 is screwed to an inlet nozzle 2 or to a nozzle plate 32, and in its outer Reduced diameter.
  • These webs 35b are at least slightly offset in diameter also in diameter.
  • the central Anspritz Scheme 28 is clearly visible on average.
  • the liquid plastic injected centrally at this area can be distributed well over the webs 5 via the inner ends 31.
  • the inner ends 31 are advantageously rounded with the central Anspritz Scheme 28 or provided with a chamfer.
  • FIG. 17 shows by way of example a fan with an inlet grille 1, a nozzle 2 which is attached to a nozzle plate 32, and a fan impeller 3, which is driven by a schematically illustrated motor.
  • the air initially flows through the inflow grating 1 into the inlet nozzle 2, before it experiences a total pressure increase as it flows through the rotating impeller 3 of the fan. Turbulence in the inflow causes increased noise in the fan.
  • An inflow grating 1 according to the invention makes the inflow even and thus reduces the noise.
  • the inflow grille 1 also assumes the function of a suction-side contact protection. The pressure loss that occurs when flowing through the air through the grid 1 is minimized by the advantageous design according to the invention.
  • a diagonal fan 3 is shown.
  • the inflow grille 1 can be used equally well with a radial or axial fan.

Abstract

Ein Ventilator (Axial-, Radial- oder Diagonalventilator) umfasst ein Laufrad und eine Vorleiteinrichtung im Strömungspfad vor dem Laufrad, vorzugsweise vor dem Einlaufbereich einer Einlaufdüse, wobei die Vorleiteinrichtungals Einströmgitter (1) mit flächigen Stegen (5) ausgeführt ist, wobei die Stege (5) eine Vielzahl von gitterzellenartigen Strömungskanälen (6) bilden, wobei sich die Stege (5) ganz überwiegend zwischen vorzugsweise zwei Verzweigungen (15) oder zwischen je einer Verzweigung (15) und einem Randbereich (14, 31) erstrecken und wobei sich vorzugsweise überwiegend drei Stege (5) je Verzweigung (15) treffen. Alternativ haben die Strömungskanäle (6) des Einströmgitters (1) einen wabenartigen Querschnitt und/oder bildet das Einströmgitter (1) eine korbartige Kontur in Bezug auf die äußere und/oder innere Hüllfläche. Ein entsprechendes Einströmgitter ist angegeben.

Description

VENTILATOR UND EINSTROMGITTER FÜR EINEN
VENTILATOR
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilator (Axial-, Radial- oder Diagonal- ventilator) mit einem Laufrad und einer Vorleiteinrichtung im Strömungspfad vor dem Laufrad, vorzugsweise vor dem Einlaufbereich einer Einlaufdüse, wobei die Vorleiteinrichtung als Einströmgitter mitflächigen Stegen ausgeführt ist und wobei die Stege eine Vielzahl von gitterzellenartigen Strömungskanälen bilden. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine besondere Vorleiteinrichtung, die im Sinne eines Einströmgitters mit flächigen Stegen ausgeführt ist.
Ein gattungsbildender Ventilator mit zuströmseitiger Vorleiteinrichtung ist bei- spielsweise aus WO 03/054395 A1 bekannt. Die dort vorgesehene Vorleiteinrich- tung dient in erster Linie der Strömungsvergleichsmäßigung, insbesondere auch zur Lärmreduktion. Die bekannte Vorleiteinrichtung erzeugt einen Vordrall in Dreh- richtung des Laufrads. Wesentlich ist dabei, dass akustische Verbesserungen regelmäßig mit Luftleistungs- und Wirkungsgradeinbußen einhergehen. Die dort vorgesehene Vorleiteinrichtung ist außerdem sehr aufwändig zu fertigen.
Aus der Praxis sind auch bereits sogenannte Vorleiträder bekannt, die zur Be- günstigung des Wirkungsgrads und/oder der Luftleistung dienen. Diese Vorleit- räder bedingen jedoch akustische Nachteile und sind kompliziert im Aufbau sowie im Einbau in die jeweiligen Ventilatorprodukte. Sie werden regelmäßig vor Venti- latorlaufräder in einen zylindrischen Bauraum mit Durchmesser etwa des Venti- latorlaufrades eingebaut und haben somit, im Vergleich zum Ventilator, keine signifikativ größere Durchströmungsfläche. Dadurch sind die Luftgeschwindig- keiten im Bereich dieser Vorleiträder relativ hoch, was insbesondere die akustischen Nachteile bewirkt.
Grundsätzlich liegt der Erfindung das folgende technische Problem zugrunde.
Ventilatoren reagieren auf gestörte Zuströmung häufig mit erhöhtem Lärm. In vielen Ventilatoranwendungen, beispielsweise bei der kontrollierten Wohnraumbe- lüftung (KWL), entstehen aus den regelmäßigen Kompaktheitsanforderungen zwangsweise gestörte Zuströmbedingungen. Der entstehende Lärm, der oft große tonale Anteile hat, ist regelmäßig niederfrequent. Insbesondere bei Lüftungsge- räten ist eine Lärmreduktion dieses niederfrequenten Lärms unabdingbar.
Es ist auch bereits bekannt, den Lärm mit sogenannten Strömungsgleichrichtern bei gestörter Zuströmung maßgeblich zu reduzieren. Jedoch verursachen solche Strömungsgleichrichter nicht unerhebliche Druckverluste und benötigen obendrein großen Bauraum. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ventilator derart auszugestalten und weiterzubilden, dass bei gestörter Zu- strömung eine Schallreduktion stattfindet. Der Ventilator soll kompakt bauen und nur äußerst geringe Druckverluste haben. Außerdem soll eine Vorleiteinrichtung, insbesondere ein Einströmgitter bzw. Vorleitgitter angegeben werden, welches den voranstehenden Anforderungen genügt und welches mit wirtschaftlichem Werkzeugaufwand in Kunststoff-Spritzguss herstellbar ist. Es soll formstabil sein und vorteilhaft die Funktion eines anströmseitigen Berührschutzgitters über- nehmen können.
Voranstehende Aufgabe ist in Bezug auf einen erfindungsgemäßen Ventilator durch alternative Merkmalskombinationen gemäß den Merkmalen der nebenge- ordneten Ansprüche 1 , 2 und 3 gelöst. In Bezug auf das erfindungsgemäße Ein- strömgitter ist die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst, der auf die den Ventilator betreffenden Ansprüche Bezug nimmt.
Im Rahmen einer ersten Variante gemäß Anspruch 1 erstrecken sich die Stege ganz überwiegend zwischen vorzugsweise zwei Verzweigungen oder zwischen je einer Verzweigung in einem Randbereich. Je Verzweigung treffen sich vorzugs- weise drei Stege. Mit diesen Merkmalen sind ganz besondere gitterzellenartige Strömungskanäle gebildet, die geeignet sind, bei gestörter Zuströmung den Lärm zu reduzieren.
Der nebengeordnete Anspruch 2 löst die voranstehende Aufgabe dadurch, dass die Strömungskanäle zumindest teilweise einen wabenartigen Querschnitt haben. Durch diese Ausgestaltung wird obendrein eine ganz besondere Stabilität erreicht. Der weiter nebengeordnete Anspruch 3 beansprucht eine weitere Alternative, wo nach das Einströmgitter eine korbartige Kontur hat, wobei diese Ausgestaltung auf die äußere und/oder innere Hüllfläche des Einströmgitters bezogen ist.
Gleiches gilt für die Ausgestaltung des Einströmgitters selbst, welches mit dem weiter nebengeordneten Anspruch 12 unter Rückbezug auf die den Ventilator be- treffenden Ansprüche definiert ist.
Den nebengeordneten Ansprüchen liegt die grundsätzliche Idee zugrunde, ein Einströmgitter oder Zuströmgitter vor der Einlaufdüse eines Ventilators vorzu- sehen, um bei gestörter Zuströmung den beim Betrieb des Ventilators ent- stehenden Lärm zu reduzieren. Das Einströmgitter ist durch flächige Stege defi- niert, wobei die Stege derart zueinander angeordnet sind, dass gitterzellenartige Strömungskanäle entstehen. Durch die geschickte Kombination der Stege, die Verzweigungen und Knotenpunkte bilden, lassen sich vorteilhafte Geometrien realisieren, beispielsweise dahingehend, dass die Strömungskanäle einen waben- artigen Querschnitt haben. Der Begriff„wabenartig“ ist im weitesten Sinne zu ver- stehen, so dass darunter auch Vielecke zu subsummieren sind, beispielsweise Gitterzellen mit 4-eckigem, 5-eckigem oder 6-eckigem bzw. mehreckigem Quer- schnitt.
Entsprechend den zuvor erörterten gitterzellenartigen Strömungskanälen ist es von weiterem Vorteil, dass das Einströmgitter eine korbartige Kontur hat, wobei sich die Kontur sowohl auf die äußere als auch auf die innere Hüllfläche des Ein- strömgitters beziehen kann.
Ein Einströmgitter der zuvor genannten Art wird der radialen Zuströmung im Be- reich nahe der Düsenplatte gerecht. Die Strömungskanäle wirken sich vorteilhaft auf niedrige Druckverluste aus. Die korbartige Außenkontur ist obendrein vorteil- haft für die Entformbarkeit im Rahmen einer vor allem bei Kunststoffteilen anzu- wendenden Spritzgießtechnik. Außerdem lassen sich kompakte Gitter mit den entsprechenden Eigenschaften hersteilen. Ganz besonders vorteilhaft ist die korbartige Außenkontur, wenn diese stetig und gekrümmt ist. Die Gitterstege sollen möglichst dünn ausgeführt sein, beispiels- weise im Bereich von 0,25 mm bis 1 mm Stegdicke. In Durchströmrichtung sollten sie eine Tiefe von mindestens 5 mm haben (daher der in den Ansprüchen ge- wählte Begriff„flächiger Steg“).
Weiter vorteilhaft bilden die Gitterstege ein nicht strukturiertes Gitter, bei dem wabenartige Gitterzellen miteinander kombiniert sind. Wie bereits zuvor ausge- führt, können die Gitterzellen mehreckig und dabei miteinander bzw. unter- einander kombiniert sein. Es lässt sich so eine minimale Versperrung durch Gitterstege erreichen, insbesondere dann, wenn eine gewisse maximale Gitter- weite aufgrund der benötigten Lärmreduktion oder unter Berücksichtigung von Be- rührschutzaspekten nötig ist, was zu niedrigen Druck- und Wirkungsgradverlusten führt.
Das Einströmgitter erstreckt sich in weiter vorteilhafter Weise über den gesamten Bereich bis zur gedachten Verlängerung der Ventilatorachse, weist also im inneren Bereich keine oder keine besonders große Öffnung auf. Eine solche mittige Öffnung ist im Lichte der erfindungsgemäßen Lehre nicht nötig, ja sogar zu vermeiden, sofern das Einströmgitter zusätzlich einen Berührschutz erfüllt. Außer- dem hat man herausgefunden, dass eine mittige Öffnung einer Geräuschmini- mierung und Stabilität des Gitters entgegensteht.
Von besonderem Vorteil ist jedenfalls die besondere Ausgestaltung des Einström- gitters, nicht nur in Bezug auf die gitterzellenartigen Strömungskanäle, auch in Be- zug auf die stetige und gekrümmte Außenkontur. Durch Wabenelemente mit 4, 5 oder 6 Ecken lassen sich unstrukturierte Gitter realisieren, wobei variable Gitter- weiten über das gesamte Einströmgitter hinweg realisierbar sind, je nach Bedarf.
Das erfindungsgemäße Einströmgitter dient zur Anwendung in einem Axial-, Radial- oder Diagonalventilator und ist entsprechend den voranstehenden Aus- führungen konstruiert. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nach- folgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Einströmgitters anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Er- läuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich- nung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiter- bildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht von der Zuströmseite aus gesehen ein
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einströmgitters,
Fig. 1a in perspektivischer Ansicht eine schematische Detaildarstellung einer aus Stegen aufgebauten Zelle gemäß Fig. 1 , wobei charakteristische Abmessungen der Stege und Zellen gekennzeichnet sind,
Fig. 2 in perspektivischer Ansicht von der Abströmseite aus gesehen, das
Einströmgitter aus Fig. 1 ,
Fig. 3 in axialer Draufsicht, von der Zuströmseite aus gesehen, das Ein- strömgitter aus Fig. 1 und 2,
Fig. 4 in axialer Draufsicht, von der Abströmseite aus gesehen, das Ein- strömgitter aus Fig. 1 bis 3,
Fig. 5 in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene durch die Achse das Einströmgitter gemäß Fig. 1 bis 4, wobei charakteristische Ab- messungen des Einströmgitters eingezeichnet sind,
Fig. 6 in perspektivischer Ansicht von der Zuströmseite aus gesehen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einström- gitters, Fig. 7 in axialer Draufsicht, von der Abströmseite aus gesehen, das Ein- strömgitter aus Fig. 6,
Fig. 8 in perspektivischer Ansicht von der Zuströmseite aus gesehen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Einströmgitters,
Fig. 9 in perspektivischer Ansicht von der Abströmseite aus gesehen, das
Einströmgitter aus Fig. 8,
Fig. 10 in axialer Draufsicht, von der Zuströmseite aus gesehen, das Ein- strömgitter aus Fig. 8 und 9,
Fig. 11 in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene durch die Achse das Einströmgitter gemäß Fig. 8 bis 10, wobei charakteristische Ab- messungen des Einströmgitters eingezeichnet sind,
Fig. 12 in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene durch die Achse ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Einströmgitters mit gekrümmten Stegen,
Fig. 13 in perspektivischer Ansicht von der Zuströmseite aus gesehen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einström- gitters mit einem zentralen, geschlossenen Anspritzbereich,
Fig. 14 in axialer Draufsicht, von der Zuströmseite aus gesehen, das Ein- strömgitter aus Fig. 13,
Fig. 15 in einer Seitenansicht das Einströmgitter gemäß Fig. 13 und 14,
Fig. 16 in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene durch die Achse das Einströmgitter gemäß Fig. 13 bis 15, Fig. 17 in perspektivischer, schematischer Ansicht von der Zuströmseite aus gesehen und geschnitten an einer Ebene durch die Achse einen Ventilator mit Motor, Laufrad, Einlaufdüse, einer Düsenplatte und dem Einströmgitter gemäß Fig. 13 bis 16.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Einströmgitters 1 in einer per- spektivischen Ansicht von vorne, d.h. von der Zuströmseite aus gesehen. Das Ein- strömgitter 1 wird ähnlich der Darstellung in Fig. 17 vor der Einlaufdüse 2 eines Ventilators vorteilhaft so angebracht, dass seine Achse in etwa mit der Rotations- achse des Ventilators zusammenfällt. Im Betrieb des Ventilators strömt die Luft zu- nächst durch das Einströmgitter 1 in die Einlaufdüse 2, ehe sie beim Durch- strömen eines Laufrades 3 des Ventilators, welches durch einen Motor 4 ange- trieben wird, eine Totaldruckerhöhung erfährt. Das Einströmgitter 1 vergleich- mäßigt die einströmende Luft, wodurch der im Laufrad entstehende Lärm reduziert wird.
Das Einströmgitter 1 besteht aus einer Vielzahl an Stegen 5, welche Gitterzellen 6 definieren. Die Gitterzellen 6 werden im Betrieb des Ventilators durchströmt, das heißt sie bilden Strömungskanäle. Die zuströmende Luft weist in einem Bereich vor einer Einlaufdüse 2 niedrigere Geschwindigkeit auf als im Inneren einer Ein- laufdüse 2, da die durchströmte Fläche für den vom Ventilator geförderten Luft- massenstrom in einem Bereich vor einer Einlaufdüse 2 größer ist als in einer Ein- laufdüse 2. Das Einströmgitter 1 wird in einem solchen Bereich eher niedriger Strömungsgeschwindigkeiten eingesetzt, d.h. die Durchströmgeschwindigkeit beim Einströmgitters 1 ist niedriger als die Durchströmgeschwindigkeit in der Ein- laufdüse 2. Dadurch werden Strömungsverluste und Lärmentstehung am Ein- strömgitter 1 gering gehalten.
Da allerdings die Zuströmung in einem Bereich vor einer Einlaufdüse 2 nicht eben bzw. nicht überwiegend parallel zur Achse ist, ist es von großem Vorteil, auch die Kontur des Einströmgitters 1 nicht komplett eben auszuführen. Die Kontur kann etwa beschrieben werden durch die äußere Hüllfläche 7 und/oder die innere Hüll fläche 8 (Fig. 2) des Einströmgitters 1. Diese Hüllflächen 7, 8 werden definiert durch die Gesamtheit der zuströmseitigen bzw. abströmseitigen Stirnflächen 7a bzw. 8a der Stege 5 (siehe Fig. 1a), ergänzt durch gedachte stetige oder krümmungsstetige Vervollständigungen im Bereich der Strömungskanäle 6.
Fig. 1a zeigt in detaillierter, vergrößerter Darstellung einen Bereich des Einström- gitters 1 aus Fig. 1. Die Stege 5 haben in Durchströmrichtung gesehen eine signi fikante Tiefe t (9), vorteilhaft etwa 6-20 mm. Deswegen werden die Stege 5 auch als„flächige“ Stege bezeichnet. Eine Gitterzelle 6 wird weiterhin maßgeblich durch eine Zellweite w (12) charakterisiert, beispielsweise definiert durch den Radius der größten Inkugel der Zelle 6. Um gute Akustikwerte zu erzielen, ist eine geringe Gitterweite w (12) vorteilhaft, beispielsweise ein Wert von w (12) von nicht mehr als dem zwei- bis dreifachen der Stegtiefe t (12) für die überwiegende Zahl der Zellen 6 eines Einströmgitters 1. Das Einströmgitter 1 im Ausführungsbeispiel ge- mäß Fig. 1 stellt auch eine Berührschutzvorrichtung dar, die, gemäß Vorschriften und Normen, Anforderungen an die Zellweite w (12) in Abhängigkeit der Zellform und des Abstands der Zelle 6 von einem rotierenden Teil des Ventilators einhalten muss. Dadurch ist die Größe der Zellweite w (12) zusätzlich nach oben hin be- grenzt.
Für einen niedrigen Druck- und Wirkungsgradverlust ist eine möglichst niedrige Versperrung der durchströmten Fläche durch die Gitterstege 5 vorteilhaft. Dies kann durch dünne Stege (Stegdicke d (10) vorteilhaft überwiegend <= 2 mm [<=1 mm]) erreicht werden und/oder durch eine Minimierung der Gesamtsteglänge (Summe aller Steglängen I (11) eines Einströmgitters (1). Die Steglängen I werden anhand der neutralen Fasern 13 bestimmt, vorteilhaft auf der äußeren oder inneren Hüllfläche 7 bzw. 8). Eine„unstrukturierte“ Gitterstruktur mit wabenartigen Zellen 6 wie im Ausführungsbeispiel kann unter den beschriebenen Bedingungen an die maximale Gitterweite w (12) sehr vorteilhaft für die benötigte Ge- samtsteglänge sein.
In Fig. 2 ist das Einströmgitter 1 gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht von der Abströmseite aus gesehen dargestellt. Das Einströmgitter 1 weist am Außenbereich Befestigungsbereiche 18 auf, die dazu dienen, das Einströmgitter 1 an der Einlaufdüse 2 oder der Düsenplatte 32 (Fig. 17) zu befestigen. Für die Ausgestaltung der Befestigungsbereiche 18 kommen verschiedene Möglichkeiten in Frage. Mögliche Befestigungen sind Schrauben, Nieten, Schnapphaken, Bajo- nettverschlüsse, Kleben, Einrasten, Klettverschluss oder andere. Im Ausführungs- beispiel ist an vier Befestigungsbereichen 18 jeweils ein Schraubloch vorgesehen.
In der Ansicht gemäß Fig. 2 ist die korbartige Kontur der inneren Hüllfläche 8 des Einströmgitters 1 gut zu erkennen. Am äußeren Umfang verläuft diese Kontur ein Stück weit, vorteilhaft mehr als 10 mm oder mehr als 8% des Außendurchmessers D (20) (Fig. 5), etwa parallel zur gedachten Mittelachse näherungsweise auf einem Zylindermantel (zylindermantelartiger Bereich 34). In diesem zylindermantelartigen Bereich 34 liegen die Zellen 19 der äußeren Reihe, von denen jeweils zwei be- nachbarte von jeweils einem Steg 35 der äußeren Reihe voneinander getrennt werden. Die Zellen 19 der äußeren Reihe haben eine eher längliche Gestalt. Um den Berührschutz zu gewährleisten und die akustischen Verbesserungen zu er- reichen, sind die Zellweiten w (Inkugelradien, bei den Zellen 19 der äußeren Reihe im Wesentlichen bestimmt durch den Abstand jeweils zweier benachbarter Stege 35 der äußeren Reihe) dieser Zellen eher niedriger, im Vergleich zu den Inkugel- radien der übrigen Zellen 6. In einem achsnahen Bereich verläuft die Kontur eben oder flach näherungsweise orthogonal zur Achse (flacher Bereich 33). Der Über- gang vom flachen Bereich 33 zum zylindermantelartigen Bereich 34 geschieht über einen kurzen Übergangsbereich 24, der im Ausführungsbeispiel gekrümmt verläuft. Im Ausführungsbeispiel verlaufen die äußere Hüllfläche 7 und die innere Hüllfläche 8 etwa parallel. Die Einteilung der Bereiche 33, 34, 24 kann anhand der äußeren und/oder der inneren Hüllfläche 7 bzw. 8 erfolgen.
In Fig. 3 ist das Einströmgitter 1 gemäß Fig. 1 und 2 in axialer Draufsicht von vorne (von der Zuströmseite aus gesehen) gezeigt. Ein solches Einströmgitter 1 wird vorteilhaft in Kunststoff Spritzguss hergestellt. Es ist weiter vorteilhaft, die Blickrichtung aus Fig. 3 auch als Entformrichtung für ein Spritzgießwerkzeug zu wählen, um die Werkzeugkomplexität niedrig zu halten. Beim Entformvorgang be- wegt sich dann ein Werkzeugteil relativ zum Einströmgitter 1 zum Betrachter hin, vorteilhafterweise die Düsenseite des Werkzeugs, und ein anderer Werkzeugteil vom Betrachter weg. Das Spritzgießwerkzeug hat in vorteilhafter Weise der ein- fachen Herstellbarkeit halber keine weiteren Schieber. io
Die Befestigungsbereiche 18 sind im Zusammenspiel mit den Gitterstegen 5 derart gestaltet, dass ihre Entformung aus einem Spritzgießwerkzeug hinterschnittfrei in einer Schieberrichtung parallel zur Achse (entspricht der Blickrichtung in dieser Darstellung) möglich ist. Man kann erkennen, dass die Gitterstege 5 teilweise nicht parallel zur Mittelachse (=Blickrichtung) ausgerichtet sind, sondern vielmehr in ihrer Ausrichtung optimal an die Zuströmverhältnisse angepasst sind. Die Stege können vorteilhaft auch eine Krümmung aufweisen, um die Strömung optimal zu leiten. Beispielhaft ist ein Steg 29 markiert, welcher ein axial fluchtender Steg ist, d.h. er ist parallel zur Achse (Blick- und Schieberrichtung) ausgerichtet, was dessen Entformung erleichtert. Axial fluchtende Stege 29 werden vorteilhaft mit einer Entformschräge versehen. Es gibt allerdings auch axial nicht fluchtende Stege 30, 30a, da alle Stege 5 möglichst optimal an die Strömungsrichtungen an- gepasst sind. Die beiden radial äußersten Reihen an Gitterstegen 5, die etwa in Umfangsrichtung verlaufen, verlaufen im Übergangsbereich 24 der Hüllflächen 7 oder 8 und sind so aufeinander abgestimmt, dass nur geringe oder keine Hinter- schneidungsbereiche entstehen, d.h. sie verdecken sich, in Achsrichtung ge- sehen, nicht oder nur geringfügig. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht beispielhaft ein geringer Hinterschneidungsbereich 17 im Zusammenspiel des Steges 5a der radial äußersten Reihe an Stegen 5 und des Steges 5b der zweiten Reihe an Stegen 5, da diese beiden Stege in Blickrichtung einen geringen Über- deckungsbereich aufweisen. Bei Wahl eines geeigneten eher elastischen Werk- stoffes können geringe Hinterschneidungen realisiert und dennoch mit einem ein- fachen Auf-Zu-Werkzeug in Achsrichtung entformt werden. Dadurch lässt sich eine strömungstechnisch besonders optimierte Kontur einfach und wirtschaftlich realisieren. Weiterhin besteht ein geringfügiger Hinterschneidungsbereich im Ver- zweigungsbereich 15 zwischen den beiden axial nicht fluchtenden Stegen 30 und 30a, da die x-Komponente derer Flächennormalenvektoren ein unterschiedliches Vorzeichen aufweist. Auch diese geringfügige Hinterschneidung kann bei Wahl eines geeigneten Werkstoffes mit einem einfachen Auf-Zu-Werkzeug entformt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Zellen im achsnahen Bereich kleiner als diejenigen in einem achsfernen Bereich. Die Zellgröße bzw. Zellweite w (12, siehe Fig.2) ist jeweils optimiert hinsichtlich der Erfordernisse hinsichtlich der Einhaltung der Berührschutzvorschriften und hinsichtlich der zu erzielenden akustischen Ver- besserungen bzw. Strömungsvergleichmäßigungen. Die Verteilung der Zellen ist mit einem speziellen Algorithmus optimiert. Es treten (bei Betrachtung auf einer der Hüllflächen 7 oder 8) die verschiedensten Zellkonturen auf, insbesondere, aber nicht ausschließlich, regelmäßige und unregelmäßige 4-6-Ecke. An- näherungsweise beschreibt jede Zelle (auf einer Hüllfläche 7 oder 8 betrachtet) einen Bereich von Punkten, welche diejenigen sind, die am nächsten einem ge- dachten Zentralpunkt (auf der Hüllfläche) liegen, im Vergleich zu den gedachten Zentralpunkten aller anderen Zellen. Der Aufbau des Gitters 1 ist infolgedessen auch dadurch gekennzeichnet, dass sich bei der überwiegenden Zahl an Ver- zweigungsbereichen 15 genau 3 Stege 5 treffen, bei weit weniger Verzweigungs- bereichen treffen sich 4 Stege 5. Weiterhin gibt es am Rand keine verhältnismäßig kleinen Zellen mit einer Durchströmfläche von weniger als 50% bezüglich der Durchströmfläche einer deren benachbarter Zellen, die durch einen Effekt eines „Durchneidens von äußeren Zellen mit der Berandung“ entstehen.
Gemäß Fig. 4 ist das Einströmgitter 1 aus den Fig. 1 bis 3 in axialer Draufsicht von hinten (von der Abströmseite aus gesehen) dargestellt. Die in Achsrichtung fluchtenden Stege 35 der äußeren Reihe haben ein freies Ende 14. Dadurch können sie von einem Werkzeugschieber, der sich beim Öffnen in Richtung der Abströmseite (zum Betrachter hin) bewegt, entformt werden. Dass die Enden 14 der äußeren Stege 35 nicht verbunden sind, ist in Bezug auf die Festigkeit und Formstabilität nachteilig, kann jedoch durch einen hochwertigen Werkstoff oder durch große Wandstärken d (10) kompensiert werden.
Das Einströmgitter 1 im Ausführungsbeispiel ist aus vier identischen Segmenten bestehend ausgeführt. Dies stellt einen erheblichen Vorteil vor allem bei der Kon- struktion des Bauteiles und des für die Fertigung benötigten Werkzeugs dar, da die Zahl der unterschiedlich gestalteten Gitterzellen 6 dadurch um den Faktor 4 (Faktor=Zahl der Segmente) reduziert ist. Das Strömungsbild ist infolge dieser Segmentierung unabhängig von der Ausrichtung (Quadrant) des Einströmgitters 1 bei der Montage. Es ist auch eine andere Zahl an Segmenten möglich. Die Seg- mente können geringfügige Unterschiede voneinander aufweisen, beispielsweise im Bereich der Befestigungsvorkehrungen, falls deren Zahl nicht der Segmentzahl entspricht, oder in einem achsnahen Innenbereich, in dem sich eine Segmen- tierung unter Umständen schwieriger gestalten kann. Insbesondere bei großen Außendurchmessern kann eine Segmentierung vorteilhaft dazu genutzt werden, dass Einströmgitter 1 aus mehreren spritzgegossenen Segmenten zu- sammengefügt werden, z.B. durch Klipsen, Einrasten, Schrauben, Kleben, über die Befestigung an der Düsenplatte, oder dergleichen. Bei diesem mehrteiligen Ansatz ist es auch denkbar, neben den eigentlichen identischen Segmenten ein separates, unterschiedliches, zentrales Teil zu realisieren, das dann allerdings ein eigenes Spritzgießwerkzeug erfordert. Das zentrale Teil kann jedoch einfach ge- staltet sein, insbesondere eben bzw. flach.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich im Zentrum, auf der Achse, ein zentraler Verzweigungspunkt 16 von 4 (=Zahl der Segmente im Ausführungsbei- spiel) Stegen 5.
Fig. 5 zeigt das Einströmgitter 1 gemäß den Fig. 1 bis 4 in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene durch die Achse. Der Verlauf der korbartigen Kontur der zuströmseitigen sowie der abströmseitigen Hüllflächen 7 bzw. 8 ist gut zu er- kennen. Die äußere Hüllfläche 7 hat einen Außendurchmesser D (20), der auch als Durchmesser D (20) des Einströmgitters 1 bezeichnet wird, wobei hier der Durchmesser der Befestigungsbereiche 18 nicht berücksichtigt ist. Die äußere Hüllfläche 7 und innere Hüllfläche 8 verlaufen im Ausführungsbeispiel etwa parallel zueinander. Der Abstand der Hüllflächen 7 und 8 voneinander ist vorteil- haft 6 mm bis 18 mm oder beträgt etwa 3%-10% des Durchmessers D (20) des Einströmgitters 1. An den Bereichen oben und unten, nahe der Anschraubebene, verläuft die Kontur jeweils ein Stück annähernd Achsparallel (zylindermantelartiger Teil 34). Stetig und gekrümmt erfolgt in einem Übergangsbereich 24 der Übergang zu dem flachen Bereich 33, in der Darstellung rechts (Zuströmseite). Der Über- gangsbereich 24 hat eine geringe Erstreckung in Radialrichtung von weniger als 12,5% des Außendurchmessers D (20). Der flache Bereich 33 hat einen Durch- messer DE (21), der vorteilhaft relativ groß ist und mindestens 75% des Wertes des Außendurchmessers D (20) aufweist. Das Einströmgitter 1 hat eine axiale Bauhöhe H (22), wobei der zylindermantelartige Bereich an der äußeren Hüll- fläche 7 eine axiale Erstreckung von HZ(23) hat. HZ (23) ist vorteilhaft größer als 6% des Durchmessers D (20).
Die korbartige Kontur des Einströmgitters 1 bzw. deren Hüllflächen 7, 8 ist hin- sichtlich der Strömungsverhältnisse gut angepasst. Im zylindermantelartigen Be- reich 34 ist eine eher in radialer Richtung von der Düsenplatte 32 her ein- strömende Luft zu erwarten, die infolge der zylindermantelartigen Form des Gitters 1 in diesem Bereich 34 dieses etwa quer zu den Hüllflächen 7, 8 auf kurzem Wege und somit mit geringen Strömungsverlusten passieren kann. Im flachen bzw. ebenen Bereich 33 ist eher eine axiale Zuströmung zu erwarten, die dann eben- falls quer zu den Hüllflächen 7,8 das Gitter 1 auf kurzem Wege durchströmt. Durch den kompakt gestalteten, eine geringe Erstreckung aufweisenden Übergangsbe- reich 24 kann eine geringe Bauhöhe H (22) erreicht werden, was vorteilhaft für einen niedrigen Platzbedarf des Einströmgitters 1 ist. Vorteilhaft ist die axiale Bau- höhe H (22) nicht größer als 25% von D (20).
Weiterhin ist gut die gezielte Ausrichtung der Stege zu erkennen, die nicht immer genau senkrecht zu den Hüllflächen verlaufen, sondern davon teilweise deutlich abweichend der genauen Zuströmrichtung optimal angepasst ist. Im Ausführungs- beispiel sind die Stege 5 in Durchströmrichtung nicht gekrümmt. Dies ist bei anderen Ausführungsformen aber durchaus denkbar. Bei den radial äußeren Stegen 35 sind die äußeren Enden 14 offen, das heißt nicht miteinander ver- bunden (außer an den Befestigungsbereichen 18).
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Einströmgitters 1 in einer per- spektivischen Ansicht von vorne (von der Zuströmseite aus) gesehen. Anders als beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1-5 sind die äußeren Enden 14 der Stege 35 der äußeren Reihe über einen äußeren Verbindungsring 25 verbunden. Dadurch wird die Formstabilität der äußeren Stege 35 erhöht, was vorteilhaft hin- sichtlich der Einhaltung der an einen Berührschutz gestellten Anforderungen sein kann, insbesondere wenn weichere oder elastischere Materialien zum Einsatz kommen. Auch für das Füllverhalten eines Spritzgießwerkzeugs kann der äußere Verbindungsring 25 vorteilhaft sein. Der Verbindungsring 25 ist mittels einer An- bindung 27 mit den Stegen 35 verbunden. Diese Anbindung ist als Ver- längerungsbereich der äußeren Stege 35 in Form einer Rundung mit einem großen Rundungsradius > 3 mm gestaltet. Die Befestigungsbereiche 18 sind in den Verbindungsring 25 integriert.
Im Ausführungsbeispiel liegt der Verbindungsring 25 in einer Ebene, die die An- schraubebene hin zur Düse 2 bzw. zur Düsenplatte 32 darstellt. Bei anderen vor- teilhaften Ausführungsformen kann der Verbindungsring 25 abseits der Befesti- gungsbereiche 35 axial versetzt zur Anschraubebene verlaufen. Dadurch entsteht im montierten Zustand Platz zwischen der Düse 2 bzw. der Düsenplatte 32 und dem Verbindungsring 25. Das Vorhandensein eines solchen Platzes kann nötig sein für vorhandene Schraubenköpfe, mit welchen beispielsweise die Düse 2 und die Düsenplatte 32 verschraubt sein können, oder um Druckentnahmeein- richtungen platzieren zu können. Verläuft der Verbindungsring in Bereichen axial versetzt zur Anschraubebene, können einige oder alle Stege 35 der äußeren Reihe über diesen hin zur Düse 2 bzw. zur Düsenplatte 32 hinausstehen, oder in Axialrichtung gesehen am Verbindungssteg 25 enden. Es können im Bereich zwischen Verbindungssteg und Anschraubebene auch weitere Stege angebracht sein. Bei anderen Ausführungsformen ist es auch denkbar, dass der Verbindungs- ring 25 bereichsweise unterbrochen ist und somit einzelne äußere Rippen 35 mit offenen äußeren Enden 14 vorhanden sind. Diese äußeren Rippen 35 mit offenen äußeren Enden 14 können auch verkürzt sein, sodass die äußeren Enden 14 mit Abstand zur Anschraubebene liegen. Auch dies kann dazu dienen, im montierten Zustand Platz für Schraubenköpfe, Druckentnahmeeinrichtungen oder ähnlichem zwischen Anschraubebene und Einströmgitter 1 zu schaffen.
In Fig. 7 ist das Einströmgitter 1 gemäß Fig. 6 in axialer Draufsicht von hinten (von der Abströmseite aus gesehen) dargestellt. Man erkennt in dieser Darstellung ins- besondere, dass der Verbindungsring 25 radial komplett außerhalb aller Stege 5 liegt, ausgenommen der axial fluchtenden Stege 35 der äußeren Reihe mit ihren Anbindungen 27 an den Verbindungsring 25. Dies ist besonders vorteilhaft für die Entformbarkeit des Gitters 1 aus einem einfachen Auf-Zu-Spritzgießwerkzeug. Exemplarisch sind in Fig. 7 vier identische Zellen 26 des aus vier gleichen Seg- menten aufgebauten Gitters 1 dargestellt. Da die Zahl der voneinander ver- schiedenen Zellen durch eine solche Segmentierung stark reduziert wird, ver- ringert sich der Aufwand bei der Konstruktion des Gitters 1 und vor allem des zu gehörigen Spritzgießwerkzeugs.
Fig. 8 zeigt ein Einströmgitter 1 in einer perspektivischen Ansicht von vorne (von der Zuströmseite aus) gesehen. Die Zellen 6 sowie die Stege 5 sind dort weder wabenartig noch unstrukturiert angeordnet, vielmehr sind radial verlaufende und über den Umfang verlaufende Stege 5 ausgebildet. Vier radial verlaufende Stege 5 treffen sich im zentralen Achsbereich an einem zentralen Verzweigungspunkt 16. Die Zahl der Stege 5, die sich pro Verzweigungsbereich 15 treffen, ist vor- wiegend 4. Das Einströmgitter 1 weist eine korbartige Kontur der äußeren Hüll- fläche 7 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist kein Übergangsbereich zwischen dem flachen Bereich 33 und dem zylindermantelartigen Bereich 34 ausgebildet, sondern ein„Knick“, der diese beiden Bereiche trennt bzw. verbindet. Eine ähn- liche Gestaltung wie die gemäß Fig. 8 mit einem tangentenstetigen Übergangsbe- reich 24, ähnlich dem des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 1-5, ist denkbar. Die Befestigungsbereiche 18 beim Einströmgitter 1 gemäß Fig. 8 sind, in Um- fangsrichtung gesehen, zwischen jeweils zwei benachbarten Stegen 35 der äußeren Reihe des Gitters 1 angebracht.
Die beispielhaft gezeigten Stege 5a und 5b weisen einen großen Hinter- schneidungsbereich 17 bezüglich einer Entformrichtung parallel zur Achse auf. Aufgrund dieses großen Hinterschneidungsbereiches ist eine Entformung aus einem einfachen Auf-Zu-Spritzgießwerkzeug parallel zur Achsrichtung nicht denk- bar. Eine Entformung ist mit sternförmig radial nach außen entformenden Schiebern denkbar, die den zum zylindermantelartigen Teil 34 korrespon- dierenden Teil des Gitters 1 ausbilden.
In Fig. 9 ist das Einströmgitter 1 gemäß Fig. 8 in perspektivischer Ansicht von hinten (von der Abströmseite aus gesehen) dargestellt. Die korbartige Kontur der inneren Hüllfläche 8 ist gut zu erkennen.
In Fig. 10 ist das Einströmgitter 1 gemäß den Fig. 8 und 9 in axialer Draufsicht von vorne (von der Zuströmseite aus gesehen) dargestellt. Exemplarisch sind vier identische Zellen 26 der Vierer-Segmentierung gezeigt. In Fig. 11 ist das Einströmgitter 1 gemäß den Fig. 8 bis 10 in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene durch die Achse dargestellt. Bei diesem Gitter 1 entsprechen sich der Durchmesser D (20) des Gitters 1 und der Durchmesser DE (21) des flachen bzw. ebenen Bereichs 33, da kein Übergangsbereich ausgebildet ist. Die axiale Bauhöhe H (22) des Gitters 1 ist geringfügig größer als die axiale Höhe HZ (23) des zylindrischen Teils, da die Befestigungsbereiche 18 axial nach rechts (zur Anschraubebene hin) über das Gitter hinausstehen. Das bedeutet, dass im montierten Zustand abseits der Befestigungsbereiche ein geringer Ab- stand zwischen der Düse 2 bzw. der Düsenplatte 32 und dem Gitter 1 bzw. den Stegen 35 der äußeren Reihe vorhanden ist. Dieser Abstand bietet beispielsweise Platz für Schraubenköpfe von Schrauben, welche die Düse 2 und die Düsenplatte 32 verbinden, oder Platz für Druckentnahmevorrichtungen im Radius der Einlauf- düse 2. Eine ähnliche Gestaltung, wonach Platz zwischen zumindest einigen äußeren Gitterstegen 35 bzw. auch eines äußeren Verbindungsrings 25 und der Düse 2 bzw. der Düsenplatte 32 entsteht, ist auch für Ausführungsbeispiele mit unstrukturierten Gittern ähnlich den Fig. 1 bis 7 und 12 bis 16 denkbar. Ebenso ist es auch bei Ausführungsbeispielen mit unstrukturierten Gittern denkbar, dass keine Übergangsbereiche zwischen dem zylindermantelförmigen Bereich 34 und dem flachen bzw. ebenen Bereich 33 des Einströmgitters ausgebildet sind, sondern diese vielmehr an einem Knick aufeinander stoßen.
In Fig. 12 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einström- gitters 1 in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene durch die Achse dar- gestellt. Die Stege 5 im Ausführungsbeispiel sind im Schnitt gesehen teilweise ge- krümmt. Dadurch kann eine noch bessere Anpassung des Gitters 1 bzw. der Stege 5 an die Zuströmung erreicht werden. Außerdem können Vorteile bei der Entformbarkeit bei fixierten strömungsgünstigen Flächenwinkeln der Stege 5 an der Zuströmseite (äußeren Hüllfläche 7) erzielt werden. Des Weiteren kann mit Hilfe von gekrümmten Stegen 5 bei Bedarf eine gezielte, verlustarme Umlenkung der Zuströmung erreicht werden. Es sind beliebige Krümmungen (Richtung, Be- trag) denkbar. Gekrümmte Stege 5 können gleichzeitig auch axial fluchtende Stege sein. In der Art können beispielsweise insbesondere auch Stege 35 der äußeren Reihe gekrümmt und axial fluchtend ausgeführt sein. Fig. 13 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Einström- gitters 1 in einer perspektivischen Ansicht von vorne (von der Zuströmseite aus) gesehen. Das Gitter 1 ist in unstrukturierter Art und Weise aufgebaut, sodass sich an den Verzweigungsbereichen 15 in der überwiegenden Zahl der Fälle 3 Stege 5 treffen. Es ist ein äußerer Verbindungsring 25 ausgebildet, über den die Stege 35 der äußeren Reihe miteinander verbunden sind. Die Anbindungen 27 der äußeren Stege 35 an den Verbindungsring 27 sind als Verrundungen mit relativ großen Verrundungsradien in Verlängerung der Stege selbst ausgebildet. Vorteilhaft er- strecken sich die Anbindungen 27 in Radialrichtung gesehen über einen großen Teil der radialen Erstreckung des Verbindungsrings 25 (über mehr als die Hälfte dieses Bereichs). Vier Befestigungsbereiche 18 sind in den Verlauf des Verbin- dungsrings 25 integriert. Die äußeren Stege 35b, welche in Umfangsrichtung ge- sehen etwa mittig an den Befestigungsbereichen 18 liegen, sind im Außendurch- messer reduziert, um Zugang zur Anschraubung des Einströmgitters an den Be- festigungsbereichen 18 zu erhalten. Vorteilhaft sind diese im Außendurchmesser reduzierten äußeren Stege 35b im Durchmesser nach innen verlängert, um die nötige Stabilität und den nötigen Querschnitt für den Spritzgießvorgang zu haben (siehe auch den Steg 35b der äußeren Reihe im Bereich eines Befestigungsbe- reiches 18 bei Fig. 16).
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 13 ist ein geschlossener, zentraler Anspritz- bereich 28 ausgebildet. Beim Kunststoffspritzgießen wird der flüssige Kunststoff zentral an diesem Anspritzbereich 28 eingespritzt und verteilt sich dann über diesen scheibenartigen Bereich in die Stege 5. Die innersten Stege 5 haben in dieser Ausführungsform ein inneres Ende 31 , an dem sie an den zentralen An- spritzbereich 28 angebunden sind.
In Fig. 14 ist das Einströmgitter 1 gemäß Fig. 13 in axialer Draufsicht von vorne (von der Zuströmseite aus gesehen) dargestellt. Diese Ausführungsform ist voll- ständig hinterschnittfrei bezüglich einer Entformung in Achsrichtung gestaltet. Dies erleichtert die Werkzeugerstellung maßgeblich und garantiert einen zuverlässigen Spritzgießprozess mit niedrigen Zykluszeiten. Beispielhaft sind zwei Stege 5a und 5b dargestellt, deren Lage so aufeinander abgestimmt ist, dass sie sich gegen- seitig, in dieser axialen Draufsicht gesehen, nicht überdecken. Um dies zu er- reichen, ist ein enges Zusammenspiel des Verlaufes der Hüllflächen 7 und 8, der Wahl der Stegtiefen t (9), der Lage und der Ausrichtung der Stege unter Berück- sichtigung der Einhaltung der Berührschutzvorschriften zu beachten.
Um Hinterschneidungsbereiche nahe von Verzweigungsbereichen 15 zu ver- meiden, wird es unter Verwendung von axial fluchtenden Stegen 29 vermieden, dass sich an einem Verzweigungsbereichen 15 zwei axial nicht fluchtende Stege 30 treffen, deren in dieselbe Zelle 6 ausgerichteten Wandnormalenvektoren x- Komponenten (achsparallele Komponenten) mit unterschiedlichen Vorzeichen haben. Infolgedessen treffen bei einem Verzweigungsbereich 15 im Ausführungs- beispiel häufig 2 axial nicht fluchtende Stege 30 auf einen axial fluchtenden Steg 29, oder drei axial fluchtende Stege 29. Andere Kombinationen treten seltener auf. Axial fluchtende Stege 29 werden vorteilhaft mit Entformungsschrägen ausgeführt, um deren Entformung aus einem Spritzgießwerkzeug zu erleichtern. In einem Spritzgießwergzeug werden beide Seiten eines axial fluchtenden Steges von demselben Werkzeugteil ausgebildet. Die Eigenschaft„axial fluchtend“ trifft genau genommen auf eine mittlere Fläche zwischen den beiden Seiten eines axial fluchtenden Steges 29 zu.
Um ein komplett hinterschneidungsfreies Gitter zu gestalten, müssen unter Um- ständen Einschränkungen bei Akustik und Wirkungsgrad hingenommen werden. Je nach Gegebenheiten kann es auch sinnvoll sein, geringfügige Hinter- schneidungen zu akzeptieren, die dann dennoch mit einem einfachen Werkzeug entformt werden können (Zwangsentformung, Drehbewegung von Werkzeug- teilen, Abbildung von Bauteilkonturbereichen auf Auswerfern o.ä.).
Im Ausführungsbeispiel sind in einem radial inneren Bereich, etwa ab einem be- stimmten Grenzradius, alle Stege 5 als axial fluchtende Stege 29 ausgebildet. In- folgedessen kann das Werkzeug so gestaltet werden, dass bei den ent- sprechenden inneren Zellen 6 mit ausschließlich oder überwiegend axial fluchtenden Stegen 29 keine Werkzeugtrennlinie schräg durch die Zellen verläuft, sondern die vollständige Kontur der Zellen in ein Werkzeugteil eingebracht werden kann. Dies erleichtert die Werkzeugherstellung weiter. Aufgrund der axialen Zu- Strömung im inneren, achsnahen Bereich ist dies ohne größere Wirkungsgrad- oder Akustikeinbußen gut realisierbar.
Die Ausführungsform gemäß Figur 14 ist aus 12 identischen Segmenten aufge- baut, wobei die 12-fach Rotationssymmetrie durch die nur 4 Befestigungsbereiche 18 lokal unterbrochen ist. Die Zahl der unterschiedlichen Zellen 6 wird durch eine Segmentierung mit einer hohen Zahl an Segmenten deutlich reduziert. Im Aus- führungsbeispiel hat das Einströmgitter 1 insgesamt 312 Zellen 6, durch die Seg- mentierung liegen aber nur 26 unterschiedlich gestaltete Zellen 6 vor. Besonders vorteilhaft sind auch Ausführungsformen aus 8 Segmenten.
Bei der Ausbildung von vier Befestigungsbereichen 18 ist vorteilhaft die Zahl der Segmente ein Vielfaches von 4. Eine Segmentierung kann auch genutzt werden, um ein erfindungsgemäßes Einströmgitter 1 , insbesondere bei größeren Außen- durchmessern, mehrteilig herzustellen.
Fig. 15 zeigt die Ausführungsform gemäß Fig. 13 und 14 in einer Seitenansicht. Die Anbindungsbereiche 27 der äußeren Stege 35 an den äußeren Verbindungs- ring 25 sind gut zu erkennen. Der Anbindungsbereich 27, der hier als Verrundung ausgeführt ist, kann auch andersartig, beispielsweise als Fase, ausgeführt sein.
In Fig. 16 ist die Ausführungsform gemäß Fig. 13 bis 15 in einer Seitenansicht und im Schnitt an einer Ebene durch die Achse dargestellt. Die exemplarisch be- zeichneten Stege 5a und 5b überdecken sich, in Achsrichtung gesehen, nicht. Des Weiteren überdeckt der Verbindungsring 25, in Achsrichtung gesehen, den Steg 5a nicht. Dies alles ist vorteilhaft für eine einfache Gestaltung des Spritzgießwerk- zeug, da Hinterschneidungen zwischen den Stegen 5a und 5b und dem Ver- bindungsring 25 bezüglich einer Entformung parallel zur Achsrichtung vermieden sind. Die Stege 35b der äußeren Reihe, die sich im Bereich der Befestigungsbe- reiche 18 befinden, sind zur besseren Zugänglichkeit an die Schrauben, mit denen das Einströmgitter 1 an einer Einlaufdüse 2 oder an einer Düsenplatte 32 ange- schraubt wird, angepasst und in ihrem äußeren Durchmesser reduziert. Um eine dort für die Festigkeit und den Spritzgießprozess günstige Stegtiefe t zu haben, sind diese Stege 35b auch im Durchmesser zumindest geringfügig nach innen ver- setzt.
Der zentrale Anspritzbereich 28 ist im Schnitt gut zu erkennen. Im Spritzgieß- prozess kann sich der zentral an diesem Bereich eingespritzte flüssige Kunststoff über die inneren Enden 31 auf die Stege 5 gut verteilen. Die inneren Enden 31 sind dabei vorteilhaft mit dem zentralen Anspritzbereich 28 verrundet bzw. mit einer Fase versehen.
Fig. 17 zeigt exemplarisch einen Ventilator mit einem Einströmgitter 1 , einer Düse 2 welche an einer Düsenplatte 32 angebracht ist, und einem Ventilatorlaufrad 3, welches von einem schematisch dargestellten Motor angetrieben wird. Im Betrieb strömt die Luft zunächst durch das Einströmgitter 1 in die Einlaufdüse 2, ehe sie beim Durchströmen des rotierenden Laufrads 3 des Ventilators eine Totaldruck- erhöhung erfährt. Turbulenzen in der Zuströmung sorgen für eine erhöhte Lärm- entstehung im Ventilator. Ein erfindungsgemäßes Einströmgitter 1 vergleichmäßigt die Zuströmung und reduziert dadurch den Lärm. Je nach Ausführungsform über- nimmt das Einströmgitter 1 auch die Funktion eines saugseitigen Berührschutzes. Der Druckverlust, der beim Durchströmen der Luft durch das Gitter 1 entsteht, wird durch die vorteilhafte erfindungsgemäße Gestaltungsweise minimiert. Im Aus- führungsbeispiel ist ein Diagonalventilator 3 gezeigt. Das Einströmgitter 1 kann ge- nauso gut mit einem Radial- oder Axialventilator verwendet werden.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschrei- bung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend be- schriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lehre lediglich zur Er- örterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Aus- führungsbeispiele einschränken. B e z u g s z e i c h e n l i s t e
1 Einströmgitter
2 Einlaufdüse
3 Ventilatorlaufrad
4 Motor
5, 5a, 5b Steg
6 Gitterzelle, Strömungskanal
7 äußere, zuströmseitige Hüllfläche
a äußere, zuströmseitige Stirnfläche der Stege
8 innere Hüllfläche
a innere, ausströmseitige Stirnfläche der Stege
9 Stegtiefe t
0 Stegdicke d
1 Steglänge I
2 Zellweite w, Inkugelradius
3 neutrale Faser eines Steges
4 äußeres Ende eines Steges, Randbereich5 Verzweigungsbereich von Stegen
6 zentraler Verzweigungspunkt von Stegen7 Hinterschneidungsbereich
8 Befestigungsbereich
9 Zelle der äußeren Reihe
0 Durchmesser D des Gitters
1 Durchmesser DE des flachen bzw. ebenen
Gitterteiles
2 axiale Höhe H des Gitters
3 axiale Höhe HZ des zylindermantelartigen
Teils
4 Übergangsbereich der Hüllfläche
5 äußerer Verbindungsring
6 identische Zellen einer Segmentierung7 Anbindung des Verbindungsrings
8 Geschlossener, zentraler Anspritzbereich axial fluchtender Steg ,30a axial nicht fluchtender Steg
inneres Ende eines Steges (Randbereich) Düsenplatte
flacher bzw. ebener Bereich des Ein- strömgitters
Zylindermantelartiger Bereich des Ein- strömgitters
Steg der äußeren Reihe
b Steg der äußeren Reihe im Bereich eines Be- festigungsbereichs 18

Claims

A n s p r ü c h e
1. Ventilator (Axial-, Radial- oder Diagonalventilator), mit einem Laufrad und einer Vorleiteinrichtung im Strömungspfad vor dem Laufrad, vorzugsweise vor dem Einlaufbereich einer Einlaufdüse, wobei die Vorleiteinrichtung als Einström- gitter (1) mit flächigen Stegen (5) ausgeführt ist, wobei die Stege (5) eine Vielzahl von gitterzellenartigen Strömungskanälen (6) bilden, wobei sich die Stege (5) ent- weder zwischen zwei Verzweigungen 15 oder zwischen je einer Verzweigung (15) und einem Randbereich (14, 31) erstrecken und wobei sich vorzugsweise über- wiegend drei Stege (5) je Verzweigung treffen.
2. Ventilator (Axial-, Radial- oder Diagonalventilator), mit einem Laufrad und einer Vorleiteinrichtung im Strömungspfad vor dem Laufrad, vorzugsweise vor dem Einlaufbereich einer Einlaufdüse, wobei die Vorleiteinrichtung als Einström- gitter (1) mit flächigen Stegen (5) ausgeführt ist, wobei die Stege (5) eine Vielzahl von gitterzellenartigen Strömungskanälen (6) bilden, und wobei die Strömungs- kanäle (6), zumindest teilweise, einen wabenartigen Querschnitt haben.
3. Ventilator (Axial-, Radial- oder Diagonalventilator), mit einem Laufrad und einer Vorleiteinrichtung im Strömungspfad vor dem Laufrad, vorzugsweise vor dem Einlaufbereich einer Einlaufdüse, wobei die Vorleiteinrichtung als Einström- gitter (1) mit flächigen Stegen (5) ausgeführt ist, wobei die Stege (5) eine Vielzahl von gitterzellenartigen Strömungskanälen (6) bilden, und wobei das Einströmgitter eine korbartige Kontur (äußere und/oder innere Hüllfläche) hat.
4. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (6) der Vorleiteinrichtung im Querschnitt regelmäßig und/oder unregelmäßig mehreckig, vorzugsweise 4-eckig und/oder 5-eckig und/oder 6-eckig ausgeführt sind.
5. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (6) im Zentrum des Einströmgitters (1) bzw. in einem achsnahen Bereich einen kleineren Strömungsquerschnitt und ggf. weniger Ecken als die Strömungskanäle (6) zum Randbereich hin bzw. in einem achsfernen Be- reich haben.
6. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum des Einströmgitters (1) ein Bereich frei von Stegen (5), d.h. ohne Strömungskanäle (6), ausgebildet ist.
7. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) eine Stegdicke im Bereich von 0,25 mm bis 2 mm haben.
8. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein achsnaher Bereich der Kontur eben oder sehr flach, in etwa orthogonal zur Mittelachse, verläuft.
9. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Randbereich der Innenkontur in etwa parallel zur Mittelachse, näherungsweise auf einem gedachten Zylindermantel, verläuft.
10. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einströmgitter (1) an einem äußeren Randbereich vorzugsweise zu einigen der Stege (5) integrale Befestigungsmittel aufweist, die zum form- und/oder kraftschlüssigen Befestigen an der Einlaufdüse (2) oder der Düsenplatte (32) des Ventilators dienen.
11. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Randbereich des Einströmgitters (1) ein Stabilisierungsring ausgebildet ist, der vorzugsweise Befestigungsmittel umfasst, die zum form- und/oder kraft- schlüssigen Befestigen an der Einlaufdüse (2) oder der Düsenplatte (32) des Ven- tilators dienen.
12. Einströmgitter mit Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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