DE2855909C2 - Axial oder halbaxialdurchströmtes Lauf- oder Vorleitrad mit in Strömungsrichtung zunehmendem Nabendurchmesser, insbesondere zur Kühlung von Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein aus Nabe und Schaufeln bestehendes, einstückig gegossenes oder gespritztes axial oder halbaxial durchströmtes Lauf- oder Vorleitrad mit in Strömungsrichtung zunehmendem Nabendurchmesser, insbesondere zur Kühlung von Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen.

Es ist bekannt, den Wirkungsgrad von Axial- oder Halbaxial-Lüftem durch eine strömungsgünstig geformte Anströmkalotte zu verbessern. Bei Kühlanlagen für Brennkraftmaschinen scheidet diese Maßnahme wegen der begrenzten axialen Einbautiefe in den meisten Fällen jedoch aus. Durch den Wegfall der Kalotte kommt es aber an der Stirnseite der Lüfternabe zu Strömungsablösungen, welche die Luftleistung und den Wirkungsgrad verschlechtern und den Geräuschpegel erhöhen.

Es ist ferner bekannt, die Strömungsverhältnisse im Nabenbereich trotz der erforderlichen geringen Bautiefe günstiger zu gestalten, indem die bei der Kalotte übliche Abrundung in die Laufradnabe einbezogen wird. Dies ist z. B. bei geschweißten Laufrädern des sogenannten Schicht-Gebläses angewendet (Eck »Ventilatoren« 5. Auflage, Abb. 328). Bei diesen Laufrädern nimmt also der Nabendurchmesser in Strömungsrichtung zu.
Da Kraftfahrzeuglüfter wegen der benötigten großen Stückzahlen jedoch vorwiegend einstückig aus Leichtmetall oder Kunststoff gegossen bzw. gespritzt werden, erfordert diese Maßnahme, wegen der entstehenden Hinterschneidungen an der sich im Durchmesser vergrößernden Nabe, bei den Guß- und Spritzwerkzeugen die Verwendung von Schiebern zwischen den einzelnen Schaufeln, um das Werkstück ausformen zu können. Derartige Werkzeuge sind sehr aufwendig. Bei Sandgußherstellung sind teuere, verlorene Kerne erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein axial- oder halbaxial-durchströmtes Lauf- oder Vorleitrad mit strömungsgünstiger Nabenkontur zu schaffen, welches bei einstückiger Guß- bzw. Kunststoffausführung mit relativ geringem Aufwand unter Verringerung der Bautiefe hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Durchmesserzunahme nur im Nabenbereich zwischen den Schaufeln und in dem der anströmenden Luft zugekehrten Schaufelbereich erfolgt, während im Bereich der Schaufelrückseite die Nabenkontur zylindrisch bzw. leicht konisch, mit in Strömungsrichtung abnehmendem Durchmesser verläuft.

Dadurch wird es möglich, das gespritzte oder gegossene Rad in bekannter Weise auszuformen.

Durch die erfindungsgemäße Nabenausbildung entstehen im Bereich der Schaufelrückseite — wo also die Nabe zylindrisch ist — Lücken, welche je nach Betriebszustand des Gebläses die Strömung mehr oder weniger stören. Bei leitradlosen Kraftfahrzeugkühlgebläsen liegt gewöhnlich eine halbaxiale Laufraddurchströmung vor, welche die Lücken praktisch nicht berührt, so daß in diesem Fall deren Störeinfiuß vernachlässigbar ist. Bei Gebläsen mit vorwiegend axialer Durchströmung werden gemäß einer Weiterbildung der Erfindung im Nabenbereich der Schaufelrückseite vorhandene Lücken durch Segmente ausgefüllt, welche im Meridianschnitt die gleiche oder annähernd gleiche äußere Kontur wie die benachbarten Nabenbe-

reiche aufweisen. Dadurch ergibt sich eine besonders strömungsgünstige Kontur des gesamten Nabenmantels mit in Durchtrittsrichtung zunehmendem Durchmesser.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der

Erfindung sind die Segmente durch eine Schraub- oder Nietverbindung an der Laufradnabe befestigt. Da die Segmente nicht durch die Schaufelkräfte belastet sind, können sie aus dünnwandigem Kunststoff oder Leichtmetalldruckguß hergestellt sein.
Nach einem abgewandelten Ausführungsbeispiel sind die Segmente mit Hilfe von Verzahnungen und/oder Führungen (beispielsweise Schwalbenschwanzführungen) mit der Nabe verbunden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die Segmente zusammen mit einem Tragring aus Blech, Leichtmetallguß oder Kunststoff einstückig hergestellt sind und der Tragring an der Lüfternabe zentriert und befestigt ist. Auch dieser Ring kann wegen der geringen Belastung sehr dünnwandig und leicht ausgeführt werden.

Die Erfindung, die sich allgemein auf ein axial· oder halbaxial durchströmtes Lauf- oder Vorleitrad mit in Strömungsrichtung zunehmendem Nabendurchmesser bezieht, gilt für jede beliebige Nabenkontur, beispiels-

weise auch für eine bei Halbaxiallüftern übliche konische Nabenkontur.

Die Erfindung ist nach einer Abwandlung außerdem anwendbar bei sogenannten genieteten Lüftern mit einer mit Stummeln versehenen Gußnabe und an die Stummeln angenieteten Blechschaufeln.

Die Erfindung kann vorteilhaft in allen Fällen angewandt werden, bei denen die axiale Einbautiefe begrenzt ist, also auch bei Gebläsen für Kraftfahrzeugheizungen ucii Air Conditioning-Anlagen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert, die u.a. schematisch Ausführungsbeispiele darstellen. Dabei zeigt

F i g. 1 links einen Teillängsschnitt durch eine Lüfteranordnung mit Vorleitrad und Laufrad, rechts eine Lüfteranordnung ohne Vorleitrad,

F i g. 2 schematisch die Ausformung bei einer bekannten Ausbildung,

Fig.3 ein Ausführungsbeispiel eines erindungsgemäßen Laufrades, F i g. 4 einen Ring mit Segmenten,

F i g. 5 ei» Laufrad eines Halbaxiallüfter,

Fig.6 ein Ausführungsbeispiel eines genieteten Laufrades,

F i g. 7 ein Ausführungsbeispiel eines Laufrades mit konischer Nabe,

Fig.8 einen Schnitt gemäß C-D in Fig.7, als Ausführungsbeispiel ohne Segmente,

Fig.9 einen Schnitt gemäß E-F in Fig.7, als Ausführungsbeispiel mit Segmenten,

F i g. 10 eine Teilrückansicht des Laufrades mit einem zusammenhängenden Ring mit Segmenten (Ansicht K von F i g. 9),

Fig. 11 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Vorleitrades, und

Fig. 12 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 11.

In F i g. 1 ist links schematisch ein Teilschnitt durch eine bei Fahrzeugen angewendete bekannte Lüfteranordnung dargestellt. Dabei ist hinter einem Wärmetauscher 5 ein Vorleitrad 1 mit einer Leitradnabe 3 und Leitschaufeln 2 vorgesehen. In Strömungsrichtung dahinter befindet sich ein Laufrad 24 mit Laufschaufeln 4 und einer Laufradnabe 17. Dabei saugt das von einer, nicht dargestellten, Brennkraftmaschine angetriebene Laufrad 24 Luft durch den Wärmetauscher 5. Vorleitratl 1 und Laufrad 24 sind von einem Luftführungsgehäuse 22 umgeben.

Die F i g. 1 zeigt rechts eine ähnliche Ausführung, jedoch ohne Leitrad. In diesem Fall ist das Laufrad 17 mit Schaufeln 4 direkt hinter dem Kühler 5 angeordnet und von einem Luftführungsgehäuse 22 umgeben.

In beiden Fällen weist die Nabe des detr. Kühler benachbarten Lüfterbauteiles (Vorleitrad links, Laufrad rechts) eine strömungsgünstige, stirnseitige Abrundung auf.

In F i g. 2 ist zur weiteren Erläuterung des Standes der Technik eine Seitenansicht und eine Aufsicht auf ein in üblicher Weise ausgeführtes einstückiges Laufrad dargestellt mit Schaufeln 4, die eine der Radeintrittsseite zugekehrte Schaufelseite 6 und eine der Radeintrittsseite abgekehrte Schaufelseite 7 aufweisen. Die Nabe 17 ist außerhalb der Beschaufelung mit einer stirnseitigen Abrundung versehen. Das Rad kann in üblicher Weise gegossen bzw. gespritzt werden, wobei ein Werkzeug derart zu teilen ist, daß es in Richtung der Pfeile 1 (Oberteil) und Il (Unterteil) an der Trennstelle IH eetrennt werden kann.

Gemäß Fig.3. die ebenfalls ein Laufrad zeigt, ist erfindungsgemäß die Nabendurchmesservergrößerung nur in dem mit 8 bezeichneten Bereich (Oberteil) vorgenommen. Im Nabenbereich 9 auf der Rückseite bleibt die Nabe zylindrisch bzw. wird leicht konisch, mit in Strömungsrichtung abnehmendem Durchmesser ausgeführt, so daß eine zu F i g. 2 analoge Ausformung ermöglicht ist

Die Lücken des Nabenbereiches 9 können durch Segmente 10 ausgefüllt sein, welche in ihrem Meridianschnitt AB die gleiche Kontur aufweisen wie der Nabenbereich 8, so daß der gesamte Nabenmantel eine strömungsgünstige Kontur mit in Durchtrittsrichtung zunehmendem Durchmesser erhält

Die Segmente 10 können durch eine Schraub- und Nietverbindung 21 an der Nabe 17 befestigt sein.

Die Segmente 10 können jedoch auch, wie in F i g. 4 dargestellt, einstückig in Verbindung mit einem Tragring 11 gegossen oder gespritzt werden. Dieser Tragring 11 wird an der Nabenrückseite zentriert und befestigt

In Fig.5 ist ein Laufrad für einen Halbaxiallüfter dargestellt, mit einer konischen Nabe 23.

Die Fig. 6 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem sogenannten genieteten Lüfter mit einer mit Stummeln 1:2 versehenen Gußnabe 17 und an die Stummel 12 angenieteten Blechschaufeln 13. Die Stummel 12 haben etwa die gleiche Lage zur Lüfternabe 17 wie die angegessenen Schaufeln 4. Die hinter den Schaufeln 13 mit Rücksicht auf die Ausformbarkeit vorzusehenden Lücken 9 werden durch Segmente 10 ausgefüllt. Da die Stummeln 12 gewöhnlich schmaler, gemessen zwischen Luftein- und Luftaustrittskante, ausgeführt werden, als angegossene Schaufeln, sind die Lücken 9 relativ klein so daß unter Inkaufnahme einer geringen Leistungsminderung auch auf die Auskleidung der Lücken 9 mit Segmenten 10 verzichtet werden kann, wodurch die Herstellung noch weiter vereinfacht wird.

In den Fig. 7 und 8 ist ein erfindungsgemäßes Laufrad in gußtechnischer Ausbildung dargestellt, mit einer konischen Nabe 23 mit stirnseitiger strömungsgünstiger Abnndung. Dabei ist die Laufradnabe 23 mit angegossenen Laufschaufeln 4 mit der Radeintrittsseite zugekehrter Schaufelseite 6 und einer der Radeintrittsseite abgekehrten Schaufelseite 7 versehen. Die Laufradnabe 23 ist durch Rippen 24 verstärkt.

Die Fig. 13 zeigt einen Schnitt durch ein Laufrad gemäß Fig. 7 in Richtung der Pfeile C-D, wobei die Lücken nicht durch Segmente ausgefüllt sind. Die F i g. 9 zeigt einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 gemäß den Pfeilen E-F, wobei dts Lücken in Fig. 7 durch Segmente 15 ausgefüllt sind. Als Beispiel ist in den Fig. 9 und 10 dazu ein zusammenhängender Ring 18 mit Segmenten 15 dargestellt, welcher an Nocken 16 der Lüfternabe 17 zentriert und befestigt ist mit Hilfe von Schrauben 21. Die Segmente 15 sind durch Rippen 19 verstärkt, um ein Aufweiten der Segmente 15 unter dem Einfluß der Fliehkraft zu vermeiden. Mit 20 sind Lücken zwischen den Segmenten 15 und dem konischen Teil der Laufradnabe 17 bezeichnet. Die Fig. 10 zeigt dabei eine Ansicht des Ausführungsbeispiels in Richtung des Pfeiles K in F i g. 9.

In den Fig. Il und 12 ist in Teilansicht und in einem Teilschnitt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Vorleitrad 1 dargestellt. Um bei einem derartigen Vorleitrad 1 mit in die Beschaufelung 2 einbezogener Kalotte 3 mit zunehmendem Nabendurchmesser ohne verlorene Ker-

ne auszukommen, ist die Erfindung analog den beschriebenen Laufrädern ausgeführt. Die Lücken zwischen den Schaufeln 2 sind durch Segmente 10 ausgefüllt, die wiederum aus Einzelsegmenten oder einem Ring 18 mit angegossenen oder angespritzten Segmenten Ϊ0 bestehen können.

Der Ring 18 ist (Fig. 12) an der Leitradnabe 3 beispielsweise zentriert und mittels Befestigungsschrauben 21 befestigt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Aus Nabe und Schaufeln bestehendes, einstükkig gegossenes oder gespritztes axial oder halbaxial durchströmtes Lauf- oder Vorleitrad mit in Strömungsrichtung zunehmendem Nabendurchmesser, insbesondere zur Kühlung von Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserzunahme nur im Nabenbereich (8) zwischen den Schaufeln (2 bzw. 4 oder Stummeln 12) und in dem der anströmenden Luft zugekehrten Schaufelbereich erfolgt, während im Bereich der der Radaustrittsseite abgekehrten Schaufelscite (7) die Nabenkontur zylindrisch bzw. leicht konisch, mit in Strömungsrichtung abnehmendem Durchmesser, verläuft.

2. Lauf- oder Vorleitrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Nabenbereich (9) der der Radeintrittsseite abgekehrten Schaufelseite (7) vorhandene Lücken durch Segmente (10,15) ausgefüllt sind, die im Meridianschnitt die gleiche oder annährend die gleiche äußere Kontur wie die benachbarten Nabenbereiche (8) aufweisen.

3. Lauf- oder Vorleitrad nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (10, 15) durch eine Schraub- oder Nietverbindung (21) an der Nabe (3,17,23) befestigt sind.

4. Lauf- oder Vorleitrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (10, 15) mit Hilfe von Verzahnungen und/oder Führungen mit der Nabe (3,17,23) verbunden sind.

5. Lauf- oder Vorleitrad nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daD die Segmente (10, 15) zusammen mit einem Tragring (11, 18) aus Blech, Leichtmetallguß oder Kunststoff einstückig hergestellt sind und daß der Tragring (11,18) an der Nabe zentriert und befestigt ist.

6. Lauf- oder Vorleitrad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in an sich bekannter Weise an die Nabe angegossene Stummeln (12) zur Befestigung von Schaufeln (13) mittels Nieten (14).