-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft eine Gebläseanordnung und insbesondere
eine Gebläseanordnung, die einen Vordrallerzeuger umfasst,
der bewirkt, dass die Richtung der in die Gebläseanordnung
eintretenden Luft geändert wird.
-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
Radialventilatoren
oder -gebläse werden in der Automobil-, Klima- und Lüftungsindustrie
allgemein zum Ausrichten eines Gebläseluftstroms durch Komponenten
von Klimaanlagen verwendet. In einer typischen Gebläseanordnung
wird von einem Rotationsgebläse oder- ventilator durch
eine Einlassöffnung Luft eingesogen. Gebläseanordnungen
umfassen typisch ein elektrisch betriebenes Gebläserad, das
sich im Gehäuse in einer vorbestimmten Richtung dreht.
Das Gebläserad umfasst einen oder mehrere gewölbte
Flügel, die die Luft entlang einer Rotationsachse axial
in das Gebläserad einsaugen und von dort die Luft radial
auswärts abführen.
-
Gebläseanordnungen
in Kraftfahrzeuganwendungen werden bisher mit Vordrallerzeugern ausgestattet,
um eine Rotation oder einen Drall der in die Gebläseanordnung
eintretenden Luft zu bewirken. Die Vordrallerzeuger bewirken, dass
die Luft in einem bevorzugten Winkel in das Gebläserad
der Gebläseanordnung eintritt. Wird die Luft nicht ausreichend
rotiert, können eine Erhöhung des Luftwiderstands,
der Geräuschbelastung, der Vibration und ein Effizienzverlust
der Gebläseanordnung auftreten. Folglich kann, wenn die
Luft vorrotiert wird und mit einer erwünschten Rotationsgeschwindigkeit
auf die Flügel des Gebläserades auftrifft, die
Effizienz der Gebläseanordnung maximiert werden.
-
Zur Überwindung
der oben beschriebenen Probleme offenbart die
US-Patentschrift Nr. 3,781,127 ein
Radialgebläse, das mehrere Drall induzierende Einlassflügel
und einen Mechanismus zum drehbaren Lagern der Flügel um
eine äußere Wandung eines Einlasses in ein Radialgebläse
herum umfasst. Mit dieser Anordnung kann eine in das Gebläse
eintretende Luftmenge geregelt werden und die eintretende Luft in
Rotation versetzt werden. Alternativ können die Flügel
vollständig geschlossen werden, was den Luftstrom in das
Gebläse drosselt, während der eintretenden Luft
ein maximaler Drall verliehen wird.
-
Die
im Patent
US 3,781,127 gezeigte
Anordnung ist zwar zur Änderung der in das Gebläse
eintretenden Luftmenge wirksam, doch ist die Anordnung kostspielig
und komplex in der Herstellung. Des Weiteren erfordert die Anordnung
einen Mechanismus zum Regeln der Rotation jedes Flügels
im Verhältnis zum Gebläsegehäuse, was
weitere Kosten und Komplexität verursacht.
-
Es
ist wünschenswert, eine Gebläseanordnung herzustellen,
die ein Gerät zum Rotieren eines in die Gebläseanordnung
eintretenden Luftvolumens umfasst, deren Kosten, Luftstromdrosselung
und Komplexität minimiert sind und deren Wirksamkeit maximiert
ist.
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Gemäß der
vorliegenden Erfindung wurde überraschend eine Gebläseanordnung
entdeckt, die ein Gerät zum Rotieren eines in die Gebläseanordnung
eintretenden Luftvolumens umfasst, deren Kosten, Luftstromdrosselung
und Komplexität minimiert sind und deren Wirksamkeit maximiert
ist.
-
In
einer Ausführungsform umfasst eine Gebläseanordnung:
ein Gebläsegehäuse, das einen Fluideinlass und
einen davon beabstandeten Fluidauslass umfasst; einen Ventilator,
der im Gebläsegehäuse angeordnet ist; und einen
Vordrallerzeuger, der im Einlass des Gebläsegehäuses
angeordnet ist, wobei der Vordrallerzeuger einstückig mit
dem Gebläsegehäuse gebildet ist.
-
In
einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Gebläseanordnung:
ein Gebläsegehäuse, das einen Fluideinlass und
einen davon beabstandeten Fluidauslass umfasst; und einen Vordrallerzeuger, der
im Einlass des Gebläsegehäuses angeordnet ist, wobei
der Vordrallerzeuger eine Mittelnabe, einen Außenring und
mehrere Flügel umfasst, die sich von der Nabe radial auswärts
erstrecken und an einen Außenring enden.
-
In
einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Gebläseanordnung:
ein Gebläsegehäuse, das einen Fluideinlass und
einen davon beabstandeten Fluidauslass umfasst; einen Ventilator,
der in dem Gebläsegehäuse angeordnet ist; und
einen Vordrallerzeuger, der im Einlass des Gebläsegehäuses angeordnet
ist, wobei der Vordrallerzeuger eine mittige Nabe, einen Außenring
und mehrere Flügel umfasst, wobei sich die Flügel
radial auswärts von der mittigen Nabe zum Außenring
erstrecken und die Flügel eine Anströmkante, eine
Austrittskante und eine zwischen der Anströmkante und der
Austrittskante gebildete Oberfläche umfassen, wobei der
Vordrallerzeuger einstückig mit dem Gebläsegehäuse gebildet
ist.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Das
Vorangehende sowie weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden
dem Fachmann ohne weiteres aus der Lektüre der folgenden
detaillierten Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ersichtlich, die im Zusammenhang mit den dazugehörigen
Zeichnungen zu betrachten ist. Es zeigen:
-
1 eine
auseinander gezogene Perspektivansicht einer Gebläseanordnung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
-
2 eine
fragmentarische Vorderansicht eines Vordrallerzeugers der in 1 dargestellten Gebläseanordnung
und
-
3 eine
fragmentarische Vorderansicht eines Vordrallerzeugers gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
-
Die
folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten
Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene Ausführungsbeispiele der
Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen dienen dazu, einen
Fachmann zu befähigen die Erfindung herzustellen und zu
verwenden, und sollen den Schutzumfang der Erfindung in keiner Weise
beschränken.
-
1 zeigt
eine Gebläseanordnung 10, die einen ersten Gehäuseabschnitt 12 mit
einem darin gebildeten Vordrallerzeuger 14, einen zweiten
Gehäuseabschnitt 16 und ein Ventilatorrad 18 umfasst. Die
Gebläseanordnung 10 ist für die Anordnung
in einem Fahrzeug (nicht dargestellt) eingerichtet.
-
In
der dargestellten Ausführungsform ist der erste Gehäuseabschnitt 12 aus
Kunststoff gebildet. Es versteht sich, dass der erste Gehäuseabschnitt 12 nach
Wunsch auch aus anderen Materialien gebildet sein kann. Der erste
Gehäuseabschnitt 12 umfasst eine darin gebildete
Einlassöffnung 20 und eine Auslassöffnung
(nicht dargestellt). Der Vordrallerzeuger 14 ist in der
Einlassöffnung 20 angeordnet. Es versteht sich,
dass der Vordrallerzeuger 14 nach Wunsch einstückig
mit dem ersten Gehäuseabschnitt 12 oder getrennt
davon gebildet sein kann. Ebenso versteht es sich, dass die Position
der Einlassöffnung 20 und des Vordrallerzeugers 14 am
ersten Gehäuseabschnitt 12 nach Wunsch verschoben
werden können.
-
Wie
in 2 deutlicher gezeigt, umfasst der Vordrallerzeuger 14 eine
Anordnung von beabstandeten Flügeln 22, die sich
von einer Mittelnabe 24 radial auswärts erstrecken.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Vordrallerzeuger 14 fünf
(5) Flügel 22. Es versteht sich, dass nach Wunsch
auch mehr oder weniger Flügel 22 verwendet werden
können. Die Flügel 22 erstrecken sich
von der Nabe 24 zu einem Außenring 26,
der am ersten Gehäuseabschnitt 12 angebracht ist.
Es versteht sich, dass der Außenring 26, wenn
der Vordrallerzeuger 14 einstückig mit dem ersten
Gehäuseabschnitt 12 gebildet ist, als Teil des
ersten Gehäuseabschnittes 12 gebildet ist. Es
ist zu beachten, dass der Vordrallerzeuger 14 im Wesentlichen
feststehend im Verhältnis zum ersten Gehäuseabschnitt 12 ist.
Obwohl der Außenring 26 des in 1 und 2 dargestellten
Vordrallerzeugers 14 allgemein eine rund Form aufweist,
versteht es sich, dass der Vordrallerzeuger 14 jede gewünschte
Form haben kann.
-
Jeder
der Flügel 22 des Vordrallerzeugers 14 umfasst
eine im Wesentlichen lineare Anströmkante 28,
die sich entlang der gesamten Länge des Flügels 22 erstreckt.
Die Flügel 22 umfassen auch eine Austrittskante 30,
die von der Anströmkante 28 beabstandet ist und
sich in einem Winkel in Bezug auf die Anströmkante 28 von
der Nabe 24 radial und axial auswärts erstreckt.
Es versteht sich, dass sich die Austrittskante 30 nach
Wunsch auch in andere Richtungen von der Nabe 24 erstrecken kann.
Eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Außenkante 31 verbindet
die Anströmkante 28 mit der Austrittskante 30.
Die Außenkante 31 ist eine gewölbte oder
gerundete Kante, obwohl die Außenkante nach Wunsch auch
andere Formen aufweisen kann, wie zum Beispiel eine lineare. Es
versteht sich, dass nach Wunsch auch andere Bauformen verwendet
werden können, wie zum Beispiel solche, bei denen die Anströmkante 28 und
die Austrittskante 30 an einem Punkt (nicht dargestellt)
zusammenlaufen, bevor die Kanten 28, 30 den Außenring 26 erreichen.
Die Flügel 22 umfassen eine erste Oberfläche 29 und
eine gegenüber liegende zweite Oberfläche (nicht
dargestellt), die sich von der Anströmkante 28 zur
Austrittskante 30 erstrecken. Es versteht sich, dass die
erste Oberfläche 29 und die zweite Oberfläche
nach Wunsch gewölbt oder im Wesentlichen flach sein können.
Zwischen benachbarten Flügeln 22 im Vordrallerzeuger 14 sind
Abstände 32 gebildet.
-
Der
zweite Gehäuseabschnitt 16 umfasst eine darin
gebildete Auslassöffnung 34. Optional kann der
zweite Gehäuseabschnitt 16 eine darin gebildete
Einlassöffnung 36 zum Aufnehmen einer Welle 38 aufweisen,
die mechanisch mit einem Motor (nicht dargestellt) gekoppelt ist.
Die Welle 38 ist ebenfalls mechanisch mit dem Ventilatorrad 18 gekoppelt,
um den Motor mit dem Ventilatorrad 18 zu koppeln.
-
Der
erste Gehäuseabschnitt 12 und der zweite Gehäuseabschnitt 16 sind
miteinander verbunden und wirken zusammen, um das Ventilatorrad 18 zu
umschließen. Das Ventilatorrad 18 umfasst mehrere
Ventilatorschaufeln 40, die um einen Einlassring 42 und
eine Nabe 44 herum angeordnet sind. Die Auslassöffnung
des ersten Gehäuseabschnittes 12 und die Auslassöffnung 34 des
zweiten Gehäuseabschnittes 16 wirken zusammen,
um einen Luftauslass 46 der Gebläseanordnung 10 zu
bilden.
-
Bei
der Verwendung wird das Ventilatorrad 18 vom Motor angetrieben,
was die Rotation um eine Rotationsachse A bewirkt. Die Rotation
des Ventilatorrads 18 bewirkt, dass die Luft durch die
Einlassöffnung 20 des ersten Gehäuseabschnittes 12 strömt.
-
Die
ersten Oberflächen 29 der Flügel 22 bewirken
eine Richtungsänderung der Luft in eine Richtung, die im
Wesentlichen parallel zur ersten Oberfläche 29 liegt.
Es versteht sich, dass die zweiten Oberflächen der Flügel 22 ebenfalls
eine Richtungsänderung der Luft bewirken können.
Folglich strömt die Luft aus der Einlassöffnung 20 heraus
in eine andere Richtung als die in die Einlassöffnung 20 eintretende Luft.
Danach bewirkt das Ventilatorrad 18, dass die Luft durch
den Luftauslass 46 aus der Gebläseanordnung 10 heraus
in einen gewünschten Bereich (nicht dargestellt) strömt.
-
Da
die Anzahl der vorhandenen Flügel 22 kleiner ist
als in Anordnungen nach dem Stand der Technik, werden die Reibungsverluste
minimiert, die durch die Berührung zwischen den Flügeln 22 und der
Luft verursacht werden. Da die Gebläseanordnung 10 eine
einfache Struktur aufweist, werden ferner Kosten und Komplexität
der Herstellung der Gebläseanordnung 10 minimiert.
Die Komplexität des Mechanismus wird minimiert, da die
Gebläseanordnung 10 der vorliegenden Erfindung
keine Komponenten nach dem Stand der Technik, die notwendig zum
Bewegen der beweglichen Flügel erforderlich sind, und keine
Strategie zur Bewegung solcher Flügel benötigt.
Außerdem strömt ein Teil der in das Ventilatorrad 18 eintretenden
Luft radial auswärts, um die Effizienz der Gebläseanordnung 10 zu
maximieren. Die Rotation oder die Richtungsänderung, die
der Luft durch die Flügel 22 des Vordrallerzeugers 14 verliehen
wird, fördert den radial auswärts gerichteten
Eintritt der Luft.
-
Es
wurde festgestellt, dass die oben in 1 und 2 beschriebene
Gebläseanordnung 10 eine optimale Leistung für
Ventilatorradgeschwindigkeiten von 3200–3400 U/min und
Luftströme von mehr als 300 Kubikfuß pro Minute
(cfm) bereitstellt. Es versteht sich, dass mit Hilfe sowohl der Änderung
einer Neigung der Flügel 22 durch Änderung
eines axialen Winkels der ersten Oberfläche 29 als
auch der Änderung der Anzahl der Flügel 22 eine
Strömungsdrosselung und ein Umfang der durch die Flügel 22 bewirkten
Richtungsänderung verändert werden können.
Dies verhält sich so, weil der Umfang eines Luftstroms
von den Flügeln 22 beeinflusst wird.
-
3 zeigt
einen Vordrallerzeuger 114 gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung. Der Vordrallerzeuger 114 ist
für die Anordnung in einer Öffnung (nicht dargestellt)
eines Gebläsegehäuses (nicht dargestellt) eingerichtet,
wie oben für den in 1 und 2 dargestellten
Vordrallerzeuger 14 beschrieben. Der Vordrallerzeuger 114 kann
nach Wunsch einstückig mit dem Gebläsegehäuse
oder getrennt davon gebildet sein.
-
Der
Vordrallerzeuger 114 umfasst eine Anordnung von beabstandeten
Flügeln 122, die sich von einer Mittelnabe 124 radial
auswärts erstrecken. In der gezeigten Ausführungsform
umfasst der Vordrallerzeuger 114 sieben (7) Flügel
(122). Es versteht sich, dass nach Wunsch auch mehr oder
weniger Flügel 122 verwendet werden können.
Die Flügel 122 erstrecken sich von der Nabe 124 zu
einem Außenring 126, der am Gebläsegehäuse
angebracht ist. Es versteht sich, dass der Außenring 126 als
Teil des Gebläsegehäuses gebildet ist, wenn der
Vordrallerzeuger 114 einstückig mit dem ersten
Gebläsegehäuse gebildet ist. Es ist zu beachten,
dass der Vordrallerzeuger 114 im Verhältnis zum
Gebläsegehäuse im Wesentlichen feststehend ist.
Obwohl der Außenring 126 des in 3 dargestellten
Vordrallerzeugers 114 allgemein eine kreisrunde Form aufweist,
versteht es sich, dass der Vordrallerzeuger 114 jede gewünschte
Form haben kann.
-
Jeder
der Flügel 122 des Vordrallerzeugers 114 umfasst
eine im Wesentlichen lineare Anströmkante 128,
die sich entlang der gesamten Länge des Flügels 122 erstreckt.
Die Flügel 122 umfassen auch eine Austrittskante 130,
die von der Anströmkante 128 beabstandet ist und
sich in einem Winkel in Bezug auf die Anströmkante 128 von
der Nabe 124 radial und axial auswärts erstreckt.
Die Neigung der in 3 dargestellten Flügel 122 ist
kleiner als oben für 1 und 2 beschrieben.
Es versteht sich, dass sich die Austrittskante 130 nach
Wunsch auch in andere Richtungen von der Nabe 124 erstrecken
kann. Eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Außenkante 131 verbindet
die Anströmkante 128 mit der Austrittskante 130.
Die Außenkante 131 ist eine gewölbte
oder gerundete Kante, obwohl die Außenkante 131 nach
Wunsch auch andere Formen aufweisen kann, wie zum Beispiel eine
lineare. Es versteht sich, dass nach Wunsch auch andere Bauformen
verwendet werden können, wie zum Beispiel solche, in denen
die Anströmkante 128 und die Austrittskante 130 an
einem Punkt (nicht dargestellt) zusammenlaufen, bevor die Kanten 128, 130 den
Außenring 126 erreichen. Die Flügel 122 umfassen
eine erste Oberfläche 129 und eine gegenüber
liegende zweite Oberfläche (nicht dargestellt), die sich
von der Anströmkante 128 zur Austrittskante 130 erstrecken.
Es versteht sich, dass die erste Oberfläche 129 und
die zweite Oberfläche nach Wunsch gewölbt oder
im Wesentlichen flach sein können. Zwischen den benachbarten
Flügeln 122 im Vordrallerzeuger 114 sind
Abstände 132 gebildet.
-
Die
Verwendung des Vordrallerzeugers 114 in einer Gebläseanordnung
(nicht dargestellt) ähnelt der des oben für 1 und 2 beschriebenen Vordrallerzeugers 14.
Die Flügel 122 des Vordrallerzeugers 114 bewirken
eine Richtungsänderung der in das Gebläsegehäuse eintretenden
Luft. Da die Neigung der Flügel 122 kleiner ist
als die der oben für die 1 und 2 beschriebenen,
bewirkt der Vordrallerzeuger 114 eine geringere Rotation
der in das Gebläsegehäuse eintretenden Luft. Des
Weiteren wird, da der Vordrallerzeuger 114 mehr Flügel 122 umfasst
als der oben für die 1 und 2 beschriebene
Vordrallerzeuger 14, durch die Flügel 122 ein
größerer Luftzustrom verursacht. Es wurde festgestellt,
dass der Vordrallerzeuger 114 eine optimale Leistung für
ein Ventilatorrad (nicht dargestellt) mit Drehgeschwindigkeiten
von 3000–3200 U/min und Luftströme von 250–300
cfm bereitstellt.
-
In
der gezeigten Ausführungsform wurden sowohl die Neigung
als auch die Anzahl der Flügel 122 im Vergleich
zu der für die 1 und 2 dargestellten
Neigung und Anzahl der Flügel 22 verändert.
Es versteht sich, dass nach Wunsch entweder nur die Neigung oder
nur die Anzahl der Flügel 122 justiert werden
kann, um die Leistung der Gebläseanordnung für
eine gewünschte Ventilatorradgeschwindigkeit und einen
gewünschten Luftstrombereich zu optimieren.
-
Obwohl
die Vordrallerzeuger 14, 114 als in den ersten
Gebläsegehäuseabschnitten 12, 112 angebracht
dargestellt wurden, versteht es sich, dass die Vordrallerzeuger 14, 114 nach
Wunsch auch in anderen Arten von Gebläsegehäusen
verwendet werden können, wie zum Beispiel in einem Spiralgehäuse,
ohne vom Geist und Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen.
-
Aus
der vorangehenden Beschreibung kann ein Durchschnittsfachmann leicht
die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung erkennen und, ohne
von ihrem Geist und Anwendungsbereich abzuweichen, verschiedene Änderungen
und Modifikationen an der Erfindung vornehmen, um sie verschiedenen
Verwendungen und Bedingungen anzupassen.
-
- 10
- Gebläseanordnung
- 12
- erster
Gehäuseabschnitt
- 14
- Vordrallerzeuger
- 16
- zweiter
Gehäuseabschnitt
- 18
- Ventilatorrad
- 20
- Einlassöffnung
- 22
- Flügel
- 24
- Mittelnabe
- 26
- Außenring
- 28
- Anströmkante
- 29
- erste
Oberfläche
- 30
- Austrittskante
- 31
- Außenkante
- 32
- Abstände
- 34
- Auslassöffnung
- 36
- Einlassöffnung
für Welle
- 38
- Welle
- 40
- Ventilatorschaufeln
- 42
- Einlassring
- 44
- Nabe
- 46
- Luftauslass
- 114
- Vordrallerzeuger
- 122
- Flügel
- 124
- Mittelnabe
- 126
- Außenring
- 128
- Anströmkante
- 129
- erste
Oberfläche
- 130
- Austrittskante
- 131
- Außenkante
- 132
- Abstände
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 3781127 [0004, 0005]