DE9006174U1

DE9006174U1 - Axiallüfter mit zylindrischem Außengehäuse

Info

Publication number: DE9006174U1
Application number: DE9006174U
Authority: DE
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1991-10-10
Anticipated expiration: 2000-06-01
Also published as: US5184938A; EP0459497A2; DE59101986D1; ATE107743T1; EP0459497B1; EP0459497A3

Description

EISENFÜHR, SPEISER & SJRASSE

■ München " -,, " I I

Patentanwälte

European Patent Attorneys

Dlpi.-Ing. Günther Elseniühr DipL-mg. Dieter K. Speiser DipL-lng. Joachim Slrasse · Drrlng. Wemer W RüiiuS DipL-ing. Jürgen Brüggte DipL-Chäm Or. Walter Maiwald* Patentanwalt DipHng. Jürgen Klingharrit

•MürtChan

ihr 2eichcn Unser Zeichen Bremen

Papst-Motoren P 249 30. Mai 1990

Neuanmeldung

PAPST-MOTOREN GmbH & Co. KG, Postfach 1435, 7742 St. Georgen

Axiallüfter mit zylindrischem Außengehäuse

Die Erfindung betrifft einen Axiallüfter mit einem im wesentlichen zylindrischen Außengehäuse und einem darin umlaufenden Lüfterrad, dessen Nabe den zentrisch angeordneten elektrischen Antriebsmotor umschließt, welcher von Stegen gehalten ist, die sich auf der Druckseite zum Außengehäuse erstrecken, und dessen ungeradzahlige, radial verwundene Flügel eine Vorwärtskrümmung mit einer sich vom Naben- zum Außenquerschnitt ändernden Wölbung haben.

Derartige Lüfter werden zur Erzeugung eines Kühlluftstromes beispielsweise in Personalcomputer und andere elektronische Geräte eingebaut. Da solche Geräte vielfach an Schreibtischen und vergleichbaren Arbeitsplätzen betrieben werden, spielt die Geräuschentwicklung,

GE/il

3&Lgr; · Ü-2B00 Bremen 1 -TOefüii O421-328O37 · Fax CH21 -32ÖS34 Telex 2 44 02O feptit d - Daiev-P+S42104321

welche mit der Erzeugung des Kühlluftstromes verbunden ist, eine beträchtliche Rolle. An Lüfer der eingangs geschilderten Art wird daher nicht nur die Aufgabe gestellt, einen ausreichenden Volumenstrom bei einer solchen Druckerhöhung zu erzeugen, welche zur Überwindung des von der Gerätekonstruktion vorgegebenen Strömungswiderstandes ausreicht, sondern dabei zugleich auch möglichst geringe Arbeitsgeräusche zu verursachen. Ferner hat die Notwendigkeit, Herstellkosten zu reduzieren, zur Fertigung sowohl des Außengehäuses als auch des Lüfterrades aus gespritztem Kunststoff geführt, während früher das Außengehäuse im Druckgußverfahren aus Metall hergestellt und das Lüfterrad aus Blech geschweißt wurde; dies hat wiederum Konsequenzen für die konstruktive Auslegung des Lüfters.

Das Lüfterrad des eingangs geschilderten, bekannten Lüfters besitzt sieben Flügel, deren Querschnitt in jeder Umfangsebene von der Nabe bis zum Außenrand auf denselben Kennlinienpunkt - also denselben Volumenstrom bei einer bestimmten Druckerhöhung - hin ausgelegt ist. Demzufolge hat der Flügelquerschnitt im Nabenbereich eine starke wölbung und zugleich einen großen Einstellwinkel (gegen die Achssenkrechte); nach außen hin nehmen sowohl die Wölbung als auch der Einstellwinkel ab. Zugleich verlängert sich der Querschnitt entsprechend dem größer werdenden Umfang.

Im Betrieb hat dieser Lüfter die in ihn gesetzten Erwartungen nur bedingt erfüllen können. Obgleich der Volumenstrom bei freiblasendem Betrieb auf die Erzeugung einer ausreichenden Luftumwälzung hinzudeuten

schien, zeigte der praktische Einsatz unter realistischen Bedingungen, daß die Druckerhöhung nicht ausreichte, den erforderlichen Volumenstrom auch gegen den Widerstand am Einsatzort beizubehalten.

Ziel der Erfindung war es daher, einen Axiallüfter der vorliegenden Art so auszubilden, daß bei tunlich ster Reduzierung des Betriebsgeräusches eine Druckerhöhung erzielt wird, welche auch unter Einbaubedingungen den erforderlichen Volumenstrom an Luft aufrechterhält.

Dieses Ziel ist dadurch erreicht worden, daß die Flügel im Nabenbereich einen für kleinen Volumenstrom und kleine Druckerhöhung ausgelegten Querschnitt, im Außenbereich hingegen einen für höhere Volumenstrom- und Druckerhöhungswerte ausgelegten Querschnitt aufweisen, während sich die Querschnittsauslegung in dem dazwischenliegenden Bereich kontinuierlich ändert und die Flügel bei relativ geringer Wölbungsänderung insgesamt auch gering verwunden sind. Eine nur mäßige Verdichtungs/Volumenstrom-Leistung (Förderleistung) im nabennahen Bereich der Flügel, also dem geringerer Umfangsgeschwindigkeit, wird auf diese Weise im Außenbereich bei höherer Umfangsgeschwindigkeit gewissermaßen überkompensiert. Es hat sich gezeigt, daß ein solches Lüfterrad in einem im wesentlichen zylindrischen Außengehäuse, welches so gut wie keine Druckerhöhung infolge radial gerichteter Beschleunigungskomponenten zuläßt, ein deutlich steiferes Volumenstrom/DruckVerhalten zeigt als der oben erörterte bekannte Axiallüfter, also die Abnahme des Volumenstroms mit steigendem Gegendruck und entsprechender Druckerhöhung geringer ausfällt.

Eine weitere Verminderung des Geräusch«:», inabesondere der unangenehmen Frequenzanteile ergibt sich, wenn in Weiterbildung der Erfindung die Vorder- und Hinterkanten der Flügel sichelförmig verlaufen, wobei der Mittelquerschnitt die größte Länge hat. Dieser Effekt ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß die geometrischen Gegebenheiten weder der Flügel selbst noch deren Beziehung zu den Stegen die Ausbildung von Luftschwingungen definierter Frequenzen oder von Schwebungen begünstigt.

verlaufen die Vorderkanten von der Nabe ausgehend zunächst radial und weiter auswärts mit der Drehrichtung gekrümmt/ während die Hinterkanten vorwärts geneigt an der Nabe ansetzen und auswärts des Mittelabschnitts gegen die Drehrichtung gekrümmt verlaufen.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an Ausführungsbeispiel/ und zwar zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Druckseite des erfindungsgemäßen Axiallüfters;

Fig. 2 eine Radialansicht des Lüfterrades in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 die Naben-, Mittel- und Außenquerschnitte eines Lüfterrad-Flügels in ihrer Relativlage; und - zum Vergleich -

Fig. 4 die Form und Relativlage entsprechender Querschnitte beim gattungsbildenden Stand der Technik.

Das Außengehäuse 1 des Axiallüfters besteht aus einem Stück und hat einen zylindrischen Abschnitt 2, der stirnseitig von angeformten, miteinander fluchtenden

Flanschabschnitten 3 begrenzt ist. In den Eckbereichen der Druckseite geht der zylindrische Abschnitt 2 in Erweiterungen 4 über, in diesen setzen vier Stege 5 an, die - gleichmäßig über den Umfang verteilt radiusparallel verlaufen und in eine zentrische Platte

C münden/ welche den nicliL. a«iyca LellLeii (eleKtii-

sehen) Antriebsmotor trägt. Bohrungen 7 in den Ecken der Flanschen 3 dienen zur Befestigung des Lüfters beispielsweise in einem Bildschirmgehäuse.

Das im ganzen mit 10 bezeichnete Lüfterrad hat eine Nabe 11, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Platte 6 ist, und die topfförmig den auf der Platte 6 befestigten Elektromotor übergreift sowie mit dessen Rotorteil in Wirkverbindung steht. Am Umfang der Nabe 11 - in bekannter Weise nicht ganz gleichmäßig verteilt - sind fünf Lüfterflügel 12 befestigt/ welche die erfindungsgemäße Konfiguration aufweisen. Dabei bestehen die Lüfterflügel 12 mit der Nabe 11 aus einem Stück, welches im Kunststoff-Spritzverfahren hergestellt ist.

Fig. 3 veranschaulicht deutlicher als die Draufsicht auf die in £'ig. 2 mittlere Schaufel 12 uie unterschiedliche Querschnittsausbildung der Flügel in radial unterschiedlichen Umfangsebenen (bei entgegengesetzter Drehrichtuna : vgl. Drehrichtungspfeil 8 K Mit dem in Fig. 3 schraffierten Querschnitt 13 setzt der Flügel 12 im Nabenbereich an der Nabe 11 an. Das mittlere Profil zeigt der Querschnitt 14, und der in Fig. 3 stark umrandete Querschnitt 15 veranschaulicht das Flügelprofil am Außenumfang des Lüfterrades. Es zeigt sich, daß sich sowohl die Wölbung, nämlich der

größte Abstand des Flügel-Innenprofils von der Randverbindenden 16 als auch der Einstellwinkel /$ dieser Randverbindenden gegenüber der Senkrechten 17 zur Achse 18, in den drei Querschnitts-(Umfangs-)Ebenen nur wenig ändert. Diese Konfiguration des Flügels 12 ergibt sich, wenn man bei der Profilgestaltung dem radial inneren Flügelprofil (im Nabenbereich) kleinere Werte für Volumenstrom und Druckerhöhung vorgibt als der Konfigurationsermittlung des Querschnitts am Außendurchmesser; dazwischen erfolgt eine geeignete Interpolation.

Zum Vergleich zeigt Fig. 4 die entsprechenden Querschnittsausbildungen 13a, 14a und 15a eines Flügels, dem über seine ganze radiale Erstreckung dieselben Kennlinienwerte vorgegeben wurden.

Die Draufsicht auf das Flügelrad 10 in Fig. 1 veranschaulicht den sichelförmigen Verlauf der Vorderkanten 20 und der Hinterkanten 21 jedes Flügels 12. Die Vorderkanten 20 verlaufen, von der Nabe 11 ausgehend, zunächst radial auswärts und sodann gegen die Drehrichtung gekrümmt, während die Hinterkanten 21 rückwärts geneigt an der Nabe 11 ansetzen und auswärts des Flügel-Mittelabschnitts mit der Drehrichtung gekrümmt verlaufen. Daraus folgt, daß der Flügelquerschnitt im mittleren Abschnitt die größte Länge hat (Fig. 3).

Claims

SCHUTZ ANSPRÜCHE

1. Axiallüfter mit einem im wesentlichen zylindrischen Außengehäuse (1) und einem darin umlaufenden Lüfterrad (10), dessen Nabe (11) den elektrischen Antriebsmotor umschließt, welcher von Stegen (5) gehalten ist, die sich auf der Druckseite zum Außengehause (1) erstrecken, und dessen ungeradzahlige, radial verwundene Flügel (12) eine Vorwärtskrümmung mit einer sich vom Naben- zum Außenquerschnitt ändernden Wölbung haben,

dadurch gekennzeichnet, daß clic Flügel (12) im Nabenbereich einen für kleinen Volumenstrom und kleine Druckerhöhung ausgelegten Querschnitt (13), im Außenbereich hingegen einen für höhere Volumenstrom- und Druckerhöhungswerte ausgelegten Querschnitt (15) aufweisen, während sich die Querschnittsauslegung in dem dazwischenliegenden Bereich kontinuierlich ändert und die Flügel (12) bei relativ geringer Wölbungsänderung insgesamt auch gering verwunden sind.

2. Axiallüfter nach Anspruch l,

dadurch gekennzeichnet, daß fünf Flügel (12) vorgesehen sind.

3. Axiallüfter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und Hinterkanten (20, 21) der Flügel (12) sichelförmig verlaufen, wobei der Mittelquerschnitt (14) die größte Länge hat.

4. Axiallüfter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten (20) von der Nabe (11) ausgehend zunächst radial und weiter auswärts gegen die Drehrichtung (8) gekrümmt verlaufen, während die Hinterkanten (21) rückwärts geneigt an der Nabe (11) ansetzen und auswärts des Mittelabschnitts mit der Drehrichtung gekrümmt laufen.