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Die Erfindung betrifft einen Lüfter, der eine axiale Strömung
erzeugt und mit konvexen oder nach hinten gebogenen Schaufeln,
das heisst Schaufeln, die in die entgegengesetzte Richtung im
Verhältnis zu der Umdrehungsrichtung des Lüfters gebogen sind.
Allgemein enthalten Lüfter eine Anzahl von Schaufeln, die von
einer Nabe ausgehend radial nach aussen gerichtet sind, wobei sich
die genannten Schaufeln in einer zu der diese tragenden genannten
Nabe rechtwinklig verlaufenden Ebene bewegen.
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Jede Schaufel hat eine Querabmessung, welche praktisch flach
verläuft, und sie ist auf solche Weise schräggestellt, dass sie im
Verhältnis zu der Rotationsebene des genannten Lüfters einen
bestimmten Winkel bildet.
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Die Schrägstellung ist eine solche, dass, wenn sich der Lüfter
dreht, die Schaufeln einen Luftstrom erzeugen, welcher parallel zu
der Drehachse der Nabe verläuft.
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Die "einfachsten" Lüfter haben gerade gerichtete Schaufeln, das
heisst mit der mittleren längsverlaufenden Linie einer jeden
Schaufel sich gerade in der Richtung erstreckend, die sich radial
im Verhältnis zu der Nabe ausdehnt, an welcher sie befestigt ist.
Lüfter, die auf diese Weise hergestellt sind, haben sich als
ausgesprochen betriebstüchtig und als in der Lage erwiesen, hohe
Leistungsniveaus zu erreichen.
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Trotzdem haben diese Lüfter einen Nachteil, und zwar den, dass
sie ausgesprochen geräuschvoll sind, da die Schaufeln auf die zu
bewegende Luft mit ihrer gesamten Wirkungsfläche gleichzeitig
auftreffen, und der darauf sich ergebende Aufprall ist sehr heftig.
Mit dem Zweck, diesen Nachteil der Geräuschbildung zu
vermeiden, zeigt der Stand der Technik Lüfter mit gebogenen Schaufeln
auf, deren Mittellinie in Umdrehungsrichtung des Lüfters gebogen
ist, oder auch in der entgegengesetzten Richtung, so dass auf diese
Weise ein allmähliches Eindringen der Luftschubfläche der
Schaufeln in die Luft bewirkt wird.
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Das Patent US-PS 4.358.245 zum Beispiel zeigt einen axialen
Lüfter, dessen Schaufeln in der Umdrehungsrichtung des Lüfters
selbst gebogen sind, und die einen Winkel haben, der in
Übereinstimmung mit dem Durchmesser der Schaufel an einem
bestimmten Punkt im Verhältnis zu dem maximalen Durchmesser
der Schaufel selbst zunimmt. Der Schaufelwinkel nimmt in den
letzten 30% der Schaufel selbst zu.
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Das Patent US-A 4,569,632 zeigt einen Lüfter des wie oben
beschriebenen Typs, dessen Schaufeln nach rückwärts gebogen sind,
das heisst also in entgegengesetzter Richtung zu der
Umdrehungsrichtung des Lüfters selbst, und sie sind in einem solchen
Neigungsverhältnis im Verhältnis zu der Drehebene orientiert,
welches konstant abnimmt so wie der Radius der Schaufel in den
letzten 30% von deren Länge zunimmt.
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Das deutsche Gebrauchsmusterpatent DE-U-89 03 903 zeigt einen
anderen Lüfter der wie oben beschriebenen Art, dessen Schaufeln
nach vorn gebogen sind, und die Vorsprünge der vorderen Kante
und der hinteren Kante, auf einer Ebene rechtwinklig zu der
Drehachse des Lüfters, werden, ausgehend von der Nabe des Lüfters,
durch einen ersten geraden radialen Abschnitt von bis zu 25% der
radialen Länge der Schaufel und dann durch einen zweiten
Abschnitt gebildet, welcher zwei Bögen folgt.
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So ausgelegte Lüfter haben sich an und flur sich als sehr leise
laufend erwiesen, haben jedoch den Nachteil, dass sie nur eine
bescheidene Leistungsfähigkeit im Vergleich zu den Lüftern haben,
die mit geradlinigen Schaufeln ausgestattet sind.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, einen Lüfter für eine
axiale Strömung von der Art mit konvexen oder nach rückwärts
gebogenen Schaufeln herzustellen, mit dem ein ausgleichendes
Leistungs-/Geräuschverhältnis erhalten wird.
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Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst
dieses oben beschriebene Problem dadurch, dass sie einen axialen
Lüfters mit konvexen oder nach rückwärts gebogenen Schaufeln
vorsieht, bei welchem die maximale Querabmessung der
Schaufeln entlang von deren gesamter Ausdehnung in Längsrichtung
konstant ist, wobei der Querschnitt einer Schaufel als ein
Flügelprofil betrachtet wird und die Flügeltiefe eines solchen Profils
entlang der Längsachse der Schaufel konstant bleibt, das heisst im
wesentlichen in radialer Richtung, und deren vordere oder
Eintrittskanten und die hinteren oder Austrittskanten im Verhältnis zu
deren Umdrehungsrichtung - parallel zu der Drehachse des Lüfters
betrachtet - durch zwei Kreisbögen definiert werden, welche sich
von der Nabe aus bis zu dem äusseren Versteifungsring
erstrekken.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden besser verdeutlicht in der nachstehenden detaillierten
Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen gemacht wurde, welche durch ein Beispiel eine vorgezogene,
jedoch nicht begrenzende Ausführung darstellen, und von denen
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- Abb. 1 in axialer Ansicht den axialen Lüfter als
Gegenstand der vorliegenden Erfindung zeigt;
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- Abb. 2 zeigt in schematischer axialer Ansicht einige
Konstruktionslinien einer Schaufel des Lüfters aus
Abb. 1 mit dem Zweck, die genannten Eigenschaften
der Schaufeln besser hervorzuheben;
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- Abb. 3 und 4 zeigen einen Schnitt nach den Linien III-III
und entsprechend nach IV-IV aus der Abb. 2.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird der axiale Lüfter in
Übereinstimmung mit der Erfindung mit 1 bezeichnet und enthält
eine mittlere Nabe 3, von welcher aus sich in winkelmässig
gleichmässigen Abständen in radialen Richtungen eine Anzahl von
Schaufeln 2 erstreckt.
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Die Nabe 3 ist aufziehbar auf eine Antriebswelle (hier nicht
gezeigt), welche sie um eine gemeinsame Achse in Umdrehung
versetzt.
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Die Schaufeln 2 sind von konvexer Art und nach rückwärts
gebogen, das heisst mit ihrer Mittellinie in die entgegengesetzte
Richtung zu der Umdrehungsrichtung der Nabe 3, und die freien Enden
der Schaufeln 2 sind mit Hilfe eines äusseren Versteifungsringes 4
gegenseitig miteinander verbunden. Die Schaufeln 2 sind im
Verhältnis zu der Umdrehungsrichtung des Lüfters 1 ebenfalls auf
eine solche Weise schräggestellt, dass während der Umdrehung des
genannten Lüfters 1 ein Luftstrom parallel zu der gemeinsamen
Drehachse erzeugt wird.
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Die Erfindung sieht vor, dass die maximale Querabmessung der
Schaufeln 2 entlang deren gesamter Längsausdehnung (s. Abb. 3
und 4) konstant ist.
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Beim Betrachten des Lüfters 1 entlang seiner axialen Richtung
verlaufen die vorderen oder Eintrittskanten 5 und die hinteren oder
Austrittskanten 6 der Schaufeln 2 im Verhältnis zur Drehrichtung
des Lüfters 1 weiterhin entlang von Kreisbögen, wie durch die
Radien Ri und Re in Abb. 2 hervorgehoben wird.
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Die Verdrehung der Schaufeln 2, das heisst die progressive
Veränderung des Aufzugswinkels auf die Nabe 3, ausgehend von der
genannten Nabe 3 und in Richtung des äusseren Ringes 4
verlaufend, bleibt konstant entlang der gesamten Ausdehnung der
Schaufeln 2 selbst, und zwar in dem Sinne, dass die berechnete
Abgeleitete in aufeinanderfolgenden Punkten entlang der
Längsausdehnung der Schaufel 2 Punkt flur Punkt einen konstant
variierenden Winkelkoeffizienten definiert.
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In Abb. 2 kann gesehen werden, dass jede Schaufel 2 so
ausgelegt ist, als wäre sie aus einer geraden Schaufel
herausgeformt, bei welcher jeder von deren Querschnitten über den
unmittelbar angrenzenden Querschnitt geleitet wurde.
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Ebenfalls unter Bezugnahme auf die Abb. 2 kann gesehen
werden, dass dieses ideale Gleiten der Querschnitte entlang
konzentrischer Umfänge erfolgen kann, deren Mitte an der Drehachse
des Lüfters 1 liegt, so dass die maximale Querabmessung entlang
der genannten Umfänge gemessen wird.
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Der betreffende Lüfter erreicht somit die gewünschten Zwecke in
Bezug auf Geräuscharmut, und zwar dank seiner nach rückwärts
gebogenen Schaufeln 2, sowie eine hohe Leistungsfähigkeit dank
der wesentlichen Ausbildung derselben Schaufeln 2, welche mit
der Leistungsfähigkeit von geraden Schaufeln vergleichbar ist.