EP2314882B1 - Luftleitelement für einen Axialventilator - Google Patents
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- F04D29/542—Bladed diffusers
- F04D29/544—Blade shapes
Definitions
- the present invention relates to an air guide element for an axial fan, consisting of a one-piece molded part with a plurality of circumferentially distributed around a longitudinal axis and substantially radially disposed wing-like air guide vanes and with an integrally connected to the air guide vanes, wherein the air guide vanes seen in the circumferential direction extend obliquely to the axial direction in each case between an inflow-side blade edge facing the fan and an opposite outflow-side blade edge, and wherein the protective grille consists of concentric and circumferentially extending grid webs connected to the air guide vanes.
- Such air guide elements are arranged with their air guide vanes immediately behind an axial fan to redirect the offset from the axial fan impeller air in a possible axial and uniform flow.
- Such an air guide is therefore often called "Nachleitrad” or "flow rectifier”.
- EP 1 895 166 B1 discloses all the features of the preamble of claim 1, such a "flow straightener", wherein the air guide vanes are internally connected to a substantially annular retaining sleeve for supporting a fan drive motor and the outside with a conically narrowing nozzle ring.
- a protective grid on the downstream side is integrally connected to the downstream edges of the air guide vanes. This entire unit should be designed as an integral molded part, in particular made of plastic.
- the present invention is based on the object to improve an air guide element of the generic type described above so that it can be produced with streamlined properties in a particularly simple and economical manner.
- the invention provides that the grid webs of the protective grid consist of web sections, which are each connected at one end to the upstream (front) blade edges of the air vanes and the other end with the respective downstream downstream (rear) blade edges of each adjacent circumferentially air vanes.
- the particular, inventive course of the grid webs or the web portions of the protective grid advantageously does not affect the streamlined properties of the air guide element.
- the air guide vanes each have a wing-like design with a contour that is curved in the circumferential direction in such a way that they have a greater oblique inclination in the region of the upstream blade edges than in the region of the downstream blade edges, a favorable flow guidance and flow guidance is achieved.
- the peripheral component of the outflow velocity of Fan flow in the axial direction deflected almost lossless, so that speed energy is converted back into static pressure.
- the air vanes are connected in one piece with their radially outer ends with a substantially hollow cylindrical outer ring and with their inner ends with a coaxial, in particular also substantially hollow cylindrical inner ring.
- the air guide can be connected to a fan unit or with a drive motor.
- the fan unit has an axial fan wheel, which is to be arranged immediately in front of the inflow side of the air guide vanes.
- the outer ring also forms a receiving space for the fan wheel.
- the outer ring is used for external attachment of the entire unit in a ventilation unit or a ventilation system.
- the air guide vanes integrally connecting the outer ring to the inner ring can also be designed at least proportionally with a mechanical bearing function in order to transmit forces and torques of the fan motor to the outer ring. But it can also be provided with a mechanical support function additional, arranged radially between the outer ring and the inner ring holding struts.
- An inventive air guide 1 consists of a one-piece molding 2 in particular made of plastic (injection molded part).
- the air guide element 1 has a plurality of air guide vanes 4, which are distributed in the circumferential direction about a longitudinal axis 6 around and are arranged substantially radially.
- the longitudinal axis 6 corresponds essentially to the desired flow direction of a medium flowing through the air guide element 1, in particular air, wherein the longitudinal axis 6 in Fig. 2 perpendicular to the plane of the drawing.
- the air guiding element 1 furthermore has a protective grille 8, which is integrally connected to the air guide vanes 4.
- the spoiler 1 is immediately downstream of an axial fan, not shown, and it also serves as protection against contact by the protective grid 8.
- the air guide vanes 4 each extend obliquely to the axial direction between an inflow-side blade edge 10 facing the fan and an opposite, outflow-side blade edge 12.
- the air guide vanes 4 can each have a wing-like design with a contour that is curved in the circumferential direction in such a way that they have a greater oblique inclination in the region of the inflow-side blade edges 10 than in the region of the downstream blade edges 12. This is in particular on Fig. 3 directed. It is clear that the air coming from the fan wheel on the inflow side in the direction of the arrow 14 is deflected over the air guide vanes 4 in the axial direction according to the arrows 16.
- the guard 8 is according to Fig. 1 and 2 from concentric and in particular annular in the circumferential direction, integrally connected to the air guide vanes 4 grid webs 18th
- the grid webs 18 consist of web sections 18a, wherein each web section 18a is connected at one end to the leading edge 10 of one of the air guide vanes 4 and the other downstream end edge 12 of the circumferentially adjacent air guide 4. According to 3 and 4 Thus, the web portions 18a and the air vanes 4 extend in the circumferential direction zigzag axially back and forth.
- the one-piece mold part 2 in a two-part mold only and can be removed from the mold due to a non-undercut design and slide-free.
- the air guide vanes 4 are connected in one piece with their radially outer ends with an outer ring 20 and with their inner ends with a coaxial inner ring 22.
- Both rings 20, 22 are preferably formed substantially hollow cylindrical.
- the grid webs 18 and their web portions 18a have been seen in axial plan view (see Fig. 2 ) An arcuate course, wherein the grid bars 18 extend a total of coaxial annular. It is also a spiral course possible.
- the outer ring 20 with the inner ring 22 integrally connecting spoiler blades 4 may be at least partially designed for a mechanical support function.
- radially not shown holding struts may be provided with mechanical support function between the outer ring 20 and the inner ring 22.
- the inner ring 22 In the region of the inner ring 22 means not shown are provided for connection to a fan or a drive motor, also not shown. Furthermore, 20 means for external attachment of the entire unit in a ventilation unit or a ventilation system are provided in the region of the outer ring (also not shown).
- the outer ring 20 encloses on the upstream side of the air guide vanes 4 a receiving space for a fan wheel. This means that the fan wheel to be arranged directly in front of the inflow-side blade edges 10 is still enclosed by the outer ring 20 at least in certain areas.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftleitelement für einen Axialventilator, bestehend aus einem einstückigen Formteil mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung um eine Längsachse herum verteilt und im Wesentlichen radial angeordneten, flügelartigen Luftleitschaufeln sowie mit einem mit den Luftleitschaufeln integral verbundenen Schutzgitter, wobei die Luftleitschaufeln in Umfangsrichtung gesehen jeweils zwischen einer dem Ventilator zuzuwendenden anströmseitigen Schaufelkante und einer gegenüberliegenden abströmseitigen Schaufelkante schräg zur Achsrichtung geneigt verlaufen, und wobei das Schutzgitter aus konzentrischen und in Umfangsrichtung verlaufenden, mit den Luftleitschaufeln verbundenen Gitterstegen besteht.
- Derartige Luftleitelemente werden mit ihren Luftleitschaufeln unmittelbar hinter einem Axialventilator angeordnet, um die von dem Axialventilator-Laufrad in Strömung versetzte Luft in eine möglichst axiale und gleichmäßige Strömung umzuleiten. Ein solches Luftleitelement wird deshalb häufig auch "Nachleitrad" oder "Strömungsgleichrichter" genannt.
- So beschreibt die
EP 1 895 166 B1 , die alle Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 offenbart, einen solchen "Strömungsgleichrichter", bei dem die Luftleitschaufeln innen mit einer im Wesentlichen ringförmigen Haltemanschette zur Halterung eines Ventilator-Antriebsmotors sowie außen mit einem sich konisch verengenden Düsenring verbunden sind. Zudem ist ein Schutzgitter an der Abströmseite mit den abströmseitigen Kanten der Luftleitschaufeln integral verbunden. Diese gesamte Einheit soll als ein integrales Spritzteil insbesondere aus Kunststoff ausgebildet sein. Durch die beschriebene Ausgestaltung mit dem auf der Abströmseite angeordneten Schutzgitter dürfte die Herstellung aber nur mit einem aufwändigen, mehrteiligen Formwerkzeug möglich sein. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Luftleitelement der eingangs beschriebenen, gattungsgemäßen Art so zu verbessern, dass es mit strömungsgünstigen Eigenschaften auf besonders einfache und wirtschaftliche Weise herstellbar ist.
- Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung enthalten.
- Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Gitterstege des Schutzgitters aus Stegabschnitten bestehen, die jeweils einendig mit den anströmseitigen (vorderen) Schaufelkanten der Luftleitschaufeln und anderendig mit den jeweils nächstliegenden abströmseitigen (hinteren) Schaufelkanten der jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Luftleitschaufeln verbunden sind. Daraus resultiert praktisch ein in Umfangsrichtung gesehen zickzackförmiger Verlauf der Stegabschnitte des Schutzgitters und der Luftleitschaufeln, und zwar derart, dass das Formteil in einem einfachen Formwerkzeug mit zwei schieberfreien Formhälften einteilig formbar und entformbar ist, und zwar aufgrund einer in Entformrichtung der Formhälften hinterschnittfreien Ausgestaltung.
- Der besondere, erfindungsgemäße Verlauf der Gitterstege bzw. der Stegabschnitte des Schutzgitters beeinträchtigt vorteilhafterweise nicht die strömungsgünstigen Eigenschaften des Luftleitelementes. Indem die Luftleitschaufeln jeweils eine flügelartige Ausbildung mit einem derart in Umfangsrichtung gekrümmten Konturverlauf aufweisen, dass sie im Bereich der anströmseitigen Schaufelkanten eine größere Schrägneigung als im Bereich der abströmseitigen Schaufelkanten haben, wird eine günstige Strömungsführung und Strömungslenkung erreicht. Durch die Luftleitschaufeln wird die Umfangskomponente der Abströmgeschwindigkeit der Ventilatorströmung in Achsrichtung nahezu verlustfrei umgelenkt, so dass Geschwindigkeitsenergie in statischen Druck rückgewandelt wird.
- In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Luftleitschaufeln mit ihren radial äußeren Enden mit einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Außenring und mit ihren inneren Enden mit einem koaxialen, insbesondere ebenfalls im Wesentlichen hohlzylindrischen Innenring einstückig verbunden. Über den Innenring kann das Luftleitelement mit einer Ventilatoreinheit bzw. mit einem Antriebsmotor verbunden werden. Die Ventilatoreinheit weist ein Axial-Ventilatorrad auf, welches unmittelbar vor der Anströmseite der Luftleitschaufeln anzuordnen ist. Hierbei bildet der Außenring auch einen Aufnahmeraum für das Ventilatorrad. Der Außenring dient zur äußeren Befestigung der gesamten Einheit in einem Lüftungsgerät oder einer Lüftungsanlage. Hierbei können die den Außenring mit dem Innenring einstückig verbindenden Luftleitschaufeln auch zumindest anteilig mit einer mechanischenTragfunktion ausgelegt sein, um Kräfte und Drehmomente des Ventilatormotors auf den Außenring zu übertragen. Es können aber auch zusätzliche, radial zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnete Haltestreben mit mechanischer Tragfunktion vorgesehen sein.
- Anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung genauer erläutert werden. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Luftleitelementes,
- Fig. 2
- eine axiale Draufsicht in Pfeilrichtung II gemäß
Fig. 1 , - Fig. 3
- eine vergrößerte Abwicklung bzw. einen umfänglichen Schnitt eines Teilbereiches des Luftleitelementes entsprechend der Linie A-A in
Fig. 2 und - Fig. 4
- einen Ausschnitt eines Teilbereiches der Luftleitschaufeln in Perspektivansicht zur Erläuterung der besonderen Ausgestaltung des Schutzgitters.
- In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
- Ein erfindungsgemäßes Luftleitelement 1 besteht aus einem einstückigen Formteil 2 insbesondere aus Kunststoff (Spritzgussteil). Das Luftleitelement 1 weist eine Mehrzahl von Luftleitschaufeln 4 auf, die in Umfangsrichtung um eine Längsachse 6 herum verteilt und im Wesentlichen radial angeordnet sind. Die Längsachse 6 entspricht im Wesentlichen der gewünschten Strömungsrichtung eines das Luftleitelement 1 durchströmenden Mediums, insbesondere Luft, wobei die Längsachse 6 in
Fig. 2 senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft. Das Luftleitelement 1 weist weiterhin ein mit den Luftleitschaufeln 4 integral verbundenes Schutzgitter 8 auf. Das Luftleitelement 1 wird einem nicht dargestellten Axialventilator unmittelbar nachgeordnet, wobei es durch das Schutzgitter 8 auch als Berührschutz dient. - Die Luftleitschaufeln 4 verlaufen in Umfangsrichtung gesehen jeweils zwischen einer dem Ventilator zuzuwendenden anströmseitigen Schaufelkante 10 und einer gegenüberliegenden, abströmseitigen Schaufelkante 12 schräg zur Achsrichtung geneigt. Hierbei können die Luftleitschaufeln 4 jeweils eine flügelartige Ausbildung mit einem in Umfangsrichtung derart gekrümmten Konturverlauf aufweisen, dass sie im Bereich der anströmseitigen Schaufelkanten 10 eine größere Schrägneigung als im Bereich der abströmseitigen Schaufelkanten 12 haben. Hierzu wird insbesondere auf
Fig. 3 verwiesen. Daraus wird deutlich, dass die auf der Anströmseite in Pfeilrichtung 14 vom Ventilatorrad kommende Luft über die Luftleitschaufeln 4 hinweg in axiale Richtung entsprechend der Pfeile 16 umgelenkt wird. - Das Schutzgitter 8 besteht gemäß
Fig. 1 und 2 aus konzentrischen und insbesondere ringförmig in Umfangsrichtung verlaufenden, mit den Luftleitschaufeln 4 einstückig verbundenen Gitterstegen 18. - Wie sich nun insbesondere aus
Fig. 3 und 4 ergibt, bestehen die Gitterstege 18 erfindungsgemäß aus Stegabschnitten 18a, wobei jeder Stegabschnitt 18a einendig mit der anströmseitigen Schaufelkante 10 einer der Luftleitschaufeln 4 und anderendig mit der nächstliegenden abströmseitigen Schaufelkante 12 der in Umfangsrichtung benachbarten Luftleitschaufel 4 verbunden ist. GemäßFig. 3 und 4 verlaufen somit die Stegabschnitte 18a und die Luftleitschaufeln 4 in Umfangsrichtung zickzackförmig axial hin und her. - Anhand der Darstellungen in
Fig. 3 und 4 ist leicht nachvollziehbar, dass durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung das einstückige Formteil 2 in einem nur zweiteiligen Formwerkzeug geformt und aufgrund einer hinterschnittfreien Ausgestaltung auch schieberfrei entformt werden kann. - Gemäß
Fig. 1 und 2 sind die Luftleitschaufeln 4 mit ihren radial äußeren Enden mit einem Außenring 20 und mit ihren inneren Enden mit einem koaxialen Innenring 22 einstückig verbunden. Beide Ringe 20, 22 sind bevorzugt im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. - In bevorzugter Ausgestaltung haben die Gitterstege 18 bzw. deren Stegabschnitte 18a in axialer Draufsicht gesehen (siehe
Fig. 2 ) einen kreisbogenförmigen Verlauf, wobei die Gitterstege 18 insgesamt koaxial ringförmig verlaufen. Es ist auch ein Spiralverlauf möglich. - Die den Außenring 20 mit dem Innenring 22 integral verbindenden Luftleitschaufeln 4 können zumindest anteilig für eine mechanische Tragfunktion ausgelegt sein. Zusätzlich können radial zwischen dem Außenring 20 und dem Innenring 22 nicht dargestellte Haltestreben mit mechanischer Tragfunktion vorgesehen sein.
- Im Bereich des Innenrings 22 sind nicht dargestellte Mittel zur Verbindung mit einem ebenfalls nicht dargestellten Ventilator bzw. einem Antriebsmotor vorgesehen. Weiterhin sind im Bereich des Außenrings 20 Mittel zur äußeren Befestigung der gesamten Einheit in einem Lüftungsgerät oder einer Lüftungsanlage vorgesehen (ebenfalls nicht dargestellt).
- Wie sich noch aus
Fig. 3 ergibt, umschließt der Außenring 20 auf der Anströmseite der Luftleitschaufeln 4 einen Aufnahmeraum für ein Ventilatorrad. Dies bedeutet, dass das unmittelbar vor den anströmseitigen Schaufelkanten 10 anzuordnende Ventilatorrad noch zumindest bereichsweise von dem Außenring 20 umschlossen wird.
Claims (9)
- Luftleitelement (1) für einen Axialventilator, bestehend aus einem einstückigen Formteil (2) mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung um eine Längsachse (6) herum verteilt und im Wesentlichen radial angeordneten Luftleitschaufeln (4) sowie mit einem mit den Luftleitschaufeln (4) integral verbundenen Schutzgitter (8), wobei die Luftleitschaufeln (4) in Umfangsrichtung gesehen jeweils zwischen einer anströmseitigen Schaufelkante (10) und einer abströmseitigen Schaufelkante (12) schräg zur Achsrichtung geneigt verlaufen, und wobei das Schutzgitter (8) aus im Wesentlichen konzentrischen und in Umfangsrichtung verlaufenden, mit den Luftleitschaufeln (4) verbundenen Gitterstegen (18) besteht,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstege (18) des Schutzgitters (8) aus Stegabschnitten (18a) bestehen, die jeweils einendig mit den anströmseitigen Schaufelkanten (10) der Luftleitschaufeln (4) und anderendig mit den abströmseitigen Schaufelkanten (12) der jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Luftleitschaufeln (4) verbunden sind. - Luftleitelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitschaufeln (4) mit ihren radial äußeren Enden mit einem Außenring (20) und mit ihren inneren Enden mit einem koaxialen Innenring (22) einstückig verbunden sind. - Luftleitelement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitschaufeln (4) jeweils eine flügelartige Ausbildung mit einem derart in Umfangsrichtung gekrümmten Konturverlauf aufweisen, dass sie im Bereich der anströmseitigen Schaufelkanten (10) eine größere Schrägneigung als im Bereich der abströmseitigen Schaufelkanten (12) haben. - Luftleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstege (18) insgesamt koaxial ringförmig verlaufen. - Luftleitelement nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (2) zusätzliche, radial zwischen dem Außenring (20) und dem Innenring (22) angeordnete Haltestreben mit mechanischer Tragfunktion aufweist. - Luftleitelement nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die den Außenring (20) mit dem Innenring (22) verbindenden Luftleitschaufeln (4) auch zumindest anteilig für eine mechanische Tragfunktion ausgelegt sind. - Luftleitelement nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Innenrings (22) Mittel zur Halterung eines Ventilators vorgesehen sind. - Luftleitelement nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Außenrings (20) Mittel zur äußeren Befestigung vorgesehen sind. - Luftleitelement nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (20) auf der Anströmseite der Luftleitschaufeln (4) einen Aufnahmeraum für ein Ventilatorrad umschließt.
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