EP0320926A1 - Gebläse - Google Patents

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gebläse zu schaffen, das bei Konstanthalten von Außenabmessungen, Antriebsdrehzahl und Leitrad einen breiten Förderstrombereich überdeckt. Die Aufgabe wird gelöst durch die Kombination eines Leitrades (5) mit verschiedenen Laufrädern (8), die unterschiedliche Nabendurchmesser (9, 9a, 9b) besitzen. Das erfindungsgemäße Gebläse eignet sich u. a. für Baureihen von Verbrennungsmotoren.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Gebläse, insbesondere ein Kühl­gebläse für Kolbenmaschinen nach dem Oberbegriff des An­spruchs 1.
• Bei Kolbenbrennkraftmaschinen, die nach dem Baukastenprin­zip aufgebaut und direkt oder indirekt luftgekühlt sind, ist der benötigte Kühlluftmengenstrom proportional zur Zy­linderzahl und ggfs. zur Kühlleistung von Zusatzkühlern, während der erforderliche Kühlluftdruck von der Zylinder­zahl und der Zusatzkühlleistung nur wenig abhängig ist. Da es unwirtschaftlich ist, für jede Zylinderzahl und Zusatz­kühlleistung ein eigenes Gebläse zu entwickeln und zu fertigen, ist man bemüht, Kompromissauslegungen der Geblä­se zu finden, mit dem Ziel einer möglichst geringen Zahl von Gebläsegrößen bei einer gegebenen Variationsbreite von Zylinderzahl und Zusatzkühlleistung.
• Es sind Axialgebläse bekannt, die nach dem Baukastenprin­zip aufgebaut sind, um den unterschiedlichen Forderungen nach Fördermenge, Förderhöhe, Drehzahl und Außendurch­messer gerecht werden zu können. Hierbei werden Außen­ durchmesser, Nabendurchmesser und Schaufelhöhe für sich oder in sinnvoller Kombination variiert, aber immer für Lauf- und Leitrad in der gleichen Art und Weise.
• Deshalb haben diese Gebläse trotz Baukastenprinzip den Nachteil einer erheblichen Bauteilezahl, was sich beson­ders nachteilig bei einer Druckgußfertigung der Gebläse­teile auswirkt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gebläse zu schaffen, das bei etwa konstanter Förderhöhe einen breiten Fördermengenbereich mit möglichst wenig unterschiedlichen Bauteilen verwirklicht.
• Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Die Lösung gestattet, eine ganze Mo­torbaureihe mit Kühlgebläsen auszurüsten, die ein einheit­liches Leitrad besitzen. Da das Leitrad zugleich als Ge­bläseträger und demnach erheblich aufwendiger als das Laufrad ausgeführt ist, bietet die erfindungsgemäße Lösung bedeutende Kostenvorteile. Sie gestattet auch die Anwen­dung einer einheitlichen Gebläsedrehzahl, wodurch der An­trieb des Gebläses vereinheitlicht und damit verbilligt wird. Da die Laufräder vergleichsweise einfache und kostengünstig zu fertigende Bauteile sind, bringt deren Variation keine erheblichen Mehrkosten. Das gilt um so mehr bei der erfindungsgemäßen Variation der Laufräder. Hierbei wird bei den verschiedenen Mengenströmen des Ge­bläses durch die passenden Durchmesser der Laufradnaben eine näherungsweise gleichbleibende Meridiangeschwindig­keit der Strömung ermöglicht oder ggfs. durch zusätzliche Variation von Gebläsedrehzahl und Meridiangeschwindigkeit der für das Einheitsleitrad günstigste Zuströmwinkel er­zielt.
• Es kann aber auch von Vorteil sein, die gewünschte Meridiangeschwindigkeit durch Absenken der nur in etwa konstanten Gebläsedrehzahl bei gleichzeitig vergrößerter Laufschaufelhöhe zu verwirklichen. Diese Lösung bietet sich insbesondere bei kleinen Kühlluftmengenströmen an, die entsprechend kleine Laufschaufelhöhen und damit un­günstigere Gebläsewirkungsgrade bedingen.
• Die Ausbildung nach Anspruch 2 stellt darüber hinaus sicher, daß der Zuströmwinkel zum voll- oder teilbeauf­schlagten Einheitsleitrad unabhängig vom Laufradnaben­durchmesser gewährleistet ist und damit in Verbindung mit der gleichbleibenden oder variierten Meridiangeschwindig­keit die geforderte Druckhöhe erreicht wird.
• Die Anordnung nach Anspruch 3 beitet den Vorteil, die Zahl der kosten- und montageaufwendigen Bauteile zu verringern.
• Die Ausbildung nach Anspruch 4 stellt optimale Strömungs­verhältnisse bei den unterschiedlichen Laufschaufelhöhen sicher.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der ein Aus­führungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
• Die Zeichnung zeigt einen Teilschnitt durch ein erfin­dungsgemäßes Kühlgebläse.
• Das Kühlgebläse 1 besteht aus einem Einheitsleitrad 2 und einem Gebläseläufer 3. Das Einheitsleitrad 2 setzt sich aus einem Leitradring 4, einem Leitradschaufelkranz 5 und einer Leitradnabe 6 zusammen, die alle vorzugsweise eine bauliche Einheit bilden und zusammen mit einem nicht dar­gestellten vorderen Motordeckel im Druckguß ausgeführt sind.
• Der Gebläseläufer 3 besteht aus einem Laufradschaufelkranz 8 und einer Laufradnabe 9 bzw. den Varianten 9a oder 9b. Der Gebläseläufer 3 wird von einem Ring 7 mit kleinem Spiel umschlossen, dessen innere Kontur stoßfrei in die des Leitradringes 4 übergeht.
• Das Gebläse 1 funktioniert folgendermaßen:
• Das Laufrad 3 mit der Laufradnabe 9 und das Einheitsleit­rad 2 sind optimal ausgelegt für den größten geforderten Luftdurchsatz beispielsweise eines 4-Zylinder-Motors. Für die 3-Zylinder-Variante und ihren entsprechend verminder­ten Kühlluftbedarf kommt die Laufradnabe 9a zum Einsatz. Sie ist so dimensioniert, daß die Meridiangeschwindigkeit der Strömung im Laufrad der Auslegungsgeschwindigkeit in etwa entspricht.
• Entsprechendes gilt für die laufradnabe 9b, die zur 2-Zy­linder-Variante gehört.
• Alle Laufradnaben sind mit ihrer Hinterkante 10 bis dicht an die Vorderkante 11 der Leitradschaufeln 5 geführt, wo­durch bis zu dieser Kante eine Zwangsführung der Strömung gegeben ist. Durch die Massenträgheit folgt die Strömung auch innerhalb des radial teilbeaufschlagten Einheitsleit­rades 5 weitgehend der Kontur der Laufradnabe 9a bzw. 9b, so daß die Einhaltung der Zuströmwinkel zum beaufschlagten Kreisring des Leitrades 5 gesichert ist. Dadurch wird die geforderte Druckhöhe bei hohem Gebläsewirkungsgrad er­reicht. Letzterer wird auch dadurch positiv beeinflusst, daß der Querschnittsprung hinter dem Gebläse 1 in Art ei­nes Stufendiffusors in 2 Stufen erfolgt und deshalb mit kleineren Stoßverlusten verbunden ist. Dadurch werden Wir­kungsgradeinbußen im Strömungsgitter, verursacht durch die fehlende Strömungsführung, zum größten Teil durch geringe­re Stoßverluste kompensiert.
• Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Nutzung eines gemeinsamen Leitrades für eine komplette Motorenbaureihe, welches dann als einziges Druckgußteil zusammen mit dem vorderen Motordeckel kostengünstig hergestellt werden kann. Dies trägt zu einer Teileminimierung bei und senkt erheblich die Kosten.

Claims (4)

1. Gebläse, insbesondere Kühlgebläse für Kolbenmaschi­nen mit unterschiedlicher Zylinderzahl, das in axialer oder diagonaler Bauart vorzugsweise einstufig und mit Nachleitrad ausgeführt ist, wobei zur Erzielung unter­schiedlicher Mengenströme bei in etwa konstanter Förder­höhe und Gebläsedrehzahl die Abmessungen der Laufräder unterschiedlich sind,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Einheitsleitrad (2) ein­schließlich eines Laufradringes (7) für alle Laufräder (8) in seinen Abmessungen gleich ist und daß die Laufräder (8) bei gleichem Außendurchmesser Naben (9, 9a, 9b) mit unter­schiedlichen Durchmessern aufweisen.

2. Gebläse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der in Strömungsrichtung hin­tere Abschluß (10) der Laufradnaben (9, 9a und 9b) mit kleinem Abstand zum Einheitsleitrad (2) angeordnet ist.

3. Gebläse nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Einheitsleitrad (2) und ein vorderer Motordeckel ein gemeinsames Bauteil bilden, das vorzugsweise in Druckguß ausgeführt ist.

4. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Laufrad­naben (9, 9a, 9b) jeweils strömungsoptimierte Laufschau­feln aufweisen, die mit den Laufradnaben (9, 9a, 9b) zu­sammengegossen sind.

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