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Die
Erfindung betrifft ein Flügelrad.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Flügelrad für einen wärmeableitenden Axialventilator.
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1 zeigt
ein Flügelrad 10 für einen
wärmeableitenden
Axialventilator. Das Flügelrad 10 ist
in einem Gehäuse 12 angeordnet
und weist eine Nabe 101 und eine Vielzahl Flügelblätter 102 auf.
Jedes Flügelblatt 102 ist
an einem Außenumfang
der Nabe 101 mit einem Neigungswinkel angebracht. Die Flügelblätter 102 dienen
dazu, Luft in axialer Richtung anzutreiben. Infolge der Begrenzung
der Freigabe des Flügelrades
aus der zur Bildung des Flügelrades 10 vorgesehenen
Form ist es nicht möglich,
dass sich zwei zueinander benachbarte Flügelblätter 102 in Blickrichtung
der zur Rotationsachse des Flügelrades 10 parallelen
Längsrichtung überlappen.
Die Gesamtmenge der mittels des Flügelrades 10 angetriebenen
Luft ist zur Anzahl oder zur gesamten Luft-Antriebsfläche der Flügelräder 102 proportional.
Die Gesamtmenge der mittels des Laufrades angetriebenen Luft kann
also nur durch Überwindung
der Freigabebegrenzung der zur Herstellung des Flügelrades
vorgesehenen Form überwunden
werden.
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Ein
komplexes Flügelrad,
das aus zwei Nabenteilen besteht, ist beispielsweise im US-Patent
6 318 964 und im US-Patent 6 572 336 beschrieben. Wie die 2 und 3 zeigen, weist ein solches komplexes
Flügelrad 3 eine
Welle 30, eine komplexe Nabe 31 und eine Vielzahl
Flügelblätter 32 auf.
Die komplexe Nabe 31 weist eine obere Nabe 31a und eine
untere Nabe 31b auf. Eine Vielzahl obere Flügelblätter 32a sind
am Außenumfang
der oberen Nabe 31a ausgebildet und eine Vielzahl untere
Flügelblätter 32b sind
am Außenumfang
der unteren Nabe 31b ausgebildet, wobei die oberen Flügelblätter 32a und
die unteren Flügelblätter 32b gemeinsam die
Flügelblätter 32 bilden.
Jedes Flügelblatt 32 überlappt
in Blickrichtung einer zur Welle 30 parallelen Längsrichtung
mit einem benachbarten Flügelblatt 32.
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Wie
die 3 zeigt, fällt nach
dem Zusammenbau der Vorderrand 321 des Flügelblattes 32 mit dem
Hinterrand 322 eines benachbarten Flügelblattes 32 zusammen.
Durch eine solche Anordnung wird die Anzahl der Flügelblätter 32 und
die Gesamtluftantriebsfläche
der Flügelblätter 32 vergrößert. Die
Flügelblätter 3 sind
jedoch nicht passend angeordnet, so dass das Gebläse laut
ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flügelrad für einen wärmeableitenden Axialventilator
zu schaffen, wobei die Menge der durch das Flügelrad angetriebenen Eingangsluft
erhöht
ist.
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Der
Erfindung liegt außerdem
die Aufgabe zugrunde, ein Flügelrad
für einen
wärmeableitenden Axialventilator
mit reduziertem Gebläsegeräusch zu schaffen.
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Ein
Flügelrad
für einen
wärmeableitenden Axialventilator
gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Nabe, die einen Außenumfang besitzt, und eine
Vielzahl von Flügelblättern auf,
die symmetrisch am Außenumfang
der Nabe ausgebildet sind und die sich mit einem zur Rotationsachse
der Nabe parallel in Längsrichtung
geneigten Winkel erstrecken. Jedes Flügelblatt weist einen Vorderrand,
einen Hinterrand, einen radialen Innenrand und einen radialen Außenrand
auf. Zwei zueinander benachbarte Flügelblätter überlappen sich in Längsrichtung,
so dass jedes Flügelblatt
eine erste Überlappungsfläche und
eine zweite Überlappungsfläche aufweist.
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Die
erste Überlappungsfläche an jedem
Flügelblatt
erstreckt sich vom Vorderrand und vom radialen Innenrand nach außen, er
ist jedoch vom radialen Außenrand
des Flügelblattes
beabstandet. Die zweite Überlappungsfläche jedes
Flügelblattes
erstreckt sich vom Hinterrand und vom radialen Innenrand nach außen, er
ist jedoch vom radialen Außenrand
des Flügelblattes
beabstandet. Die Lufteinlassmenge ist vergrößert und das Gebläsegeräusch ist verringert.
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Der
Hinterrand jedes Flügelblattes
steht an einem benachbarten Flügelblatt
entlang einer hinteren Projektionslinie weg. Die erste Längsüberlappungsfläche ist
durch die hintere Projektionslinie, den Vorderrand des benachbarten
Flügelblattes
und den radialen Innenrand des benachbarten Flügelblattes bestimmt.
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Der
Vorderrand jedes Flügelblattes
kreuzt den radialen Innenrand des Flügelblattes an einem vorderen
Basispunkt. Die hintere Projektionslinie kreuzt den Führungsrand
des benachbarten Flügelblattes
an einem ersten Überlappungspunkt.
Der Abstand zwischen dem vorderen Basispunkt und dem Überlappungspunkt
ist 1/5 bis 4/5 der Länge
des Vorderrandes. Die hintere Projektionslinie kreuzt den radialen
Innenrand des benachbarten Flügelblattes
an einem zweiten Überlappungspunkt.
Der Abstand zwischen dem vorderen Basispunkt und dem Überlappungspunkt
beträgt
1/6 bis 5/6 der Länge
des radialen Innenrandes.
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Der
Hinterrand jedes Flügelblattes
steht an einem benachbarten Flügelblatt
entlang einer vorderen Projektionslinie weg. Die zweite Längsüberlappungsfläche ist
durch die vordere Projektionslinie, den Hinterrand des benachbarten
Flügelblattes
und den radialen Innenrand des benachbarten Flügelblattes bestimmt. Der Hinterrand
jedes Flügelblattes kreuzt
den radialen Innenrand des Flügelblattes
an einem hinteren Basispunkt. Die vordere Projektionslinie kreuzt
den Hinterrand des benachbarten Flügelblattes an einem dritten Überlappungspunkt.
Der Abstand zwischen dem hinteren Basispunkt und dem Überlappungspunkt
beträgt
1/5 bis 4/5 der Länge
des Hinterrandes. Die vordere Projektionslinie kreuzt den Hinterrand
des benachbarten Flügelplattes
an einem vierten Überlappungspunkt.
Der Abstand zwischen dem hinteren Basispunkt und dem Überlappungspunkt
beträgt
1/6 bis 5/6 der Länge
des Hinterrandes.
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Der
Vorderrand jedes Flügelblattes
schließt mit
dem Hinterrand eines benachbarten Flügelblattes in Blickrichtung
der zur Rotationsachse der Nabe parallelen Längsrichtung vorzugsweise einen
Winkel zwischen 10 Grad und 90 Grad ein.
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Der
Vorderrand jedes Flügelblattes
kreuzt den radialen Außenrand
des Flügelblattes
an einem vorderen Endpunkt. Der Hinterrand jedes Flügelblattes
kreuzt den radialen Außenrand
des Flügelblattes an
einem hinteren Endpunkt. Eine Linie, die sich durch den vorderen
Endpunkt des Führungsrandes und
den hinteren Endpunkt des Hinterrandes jedes Flügelblattes erstreckt, schließt mit einer
zur Rotationsachse der Nabe senkrechten Ebene einen Winkel zwischen
10 Grad und 70 Grad ein.
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Weitere
Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden
Zeichnungen klar. Es zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung eines bekannten Flügelrades für einen wärmeableitenden Axialventilator,
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2 eine
Seitenansicht eines anderen bekannten Flügelrades für einen wärmeableitenden Axialventilator,
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3 eine
Draufsicht auf das Flügelrad
gemäß 2,
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4 eine
räumliche
Explosionsdarstellung eines wärmeableitenden
Axialventilators mit einem erfindungsgemäßen Flügelrad,
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5 eine
vergrößerte Ansicht
eines kreisförmigen
Details aus 4,
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6 eine
Draufsicht auf das Flügelrad
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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7 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Flügelrades,
und
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8 eine
räumliche
Darstellung des Flügelrades
gemäß 5.
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4 zeigt
einen wärmeableitenden
Axialventilator mit einem Flügelrad 4 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Der wärmeableitenden
Axialventilator weist ein Gehäuse 5 zur
Aufnahme des Flügelrades 4 auf.
Im Gehäuse 5 ist
zum drehenden Antrieb des Flügelrades 4 ein
Motor angebracht.
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Wie
aus den 4 und 5 ersichtlich
ist, weist das Flügelrad 4 eine
Welle 40 (siehe 7), eine Nabe 41 und
eine Vielzahl Flügelblätter 42 auf. Die
Welle 40 erstreckt sich von einem Zentrum einer Innenfläche der
Nabe 41 weg und ist zur Verbindung mit dem Motor 6 vorgesehen.
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Die
Flügelblätter 42 sind
an einem Außenumfang
der Nabe 41 symmetrisch ausgebildet und erstrecken sich
in Bezug zu einer Längsrichtung
parallel zur Richtung der Welle 40 (d.h. zur Rotationsachse
der Nabe 41) unter einem Neigungswinkel weg. Jedes Flügelblatt 42 weist
an einer Lufteinlassseite des Flügelblattes 42 einen
Vorderrand 421, an einer Luftauslassseite des Flügelblattes 42 einen Hinterrand 422,
am Außenumfang
der Nabe 41 einen radialen Innenrand 423 und vom
Außenumfang
der Nabe 41 entfernt einen radialen Außenrand 424 auf. Der
Vorderrand 421, der Hinterrand 422, der radiale Innenrand 423 und
der radiale Außenrand 424 sind den
jeweiligen Erfordernisses entsprechend geradlinig oder mit einem
geeigneten Krümmungsradius
gebogen ausgebildet. Der Vorderrand 421 jedes Flügelblattes 424 schneidet
den radialen Innenrand 423 an einem vorderen Basispunkt
I1, der Hinterrand 421 schneidet den radialen Außenrand 424 an
einem vorderen Endpunkt I2, der Hinterrand 422 schneidet
den radialen Innenrand 423 an einem hinteren Basispunkt
O1, und der Hinterrand 422 schneidet den radialen Außenrand 424 an
einem hinteren Endpunkt O2, wie aus 5 am deutlichsten
ersichtlich ist.
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Wie
außerdem
aus den 4 und 5 ersichtlich
ist, steht in Längsrichtung
parallel zur Richtung der Welle 40 der Hinterrand 422 jedes
Flügelblattes 42 an
einem benachbarten Flügelblatt 42 entlang
einer hinteren Projektionslinie L1 vor, die den Führungsrand 421 des
benachbarten Flügelblattes 42 an
einem ersten Überlappungspunkt
P1 kreuzt und die den radialen Innenrand 423 des benachbarten
Flügelblattes 42 an
einem zweiten Überlappungspunkt
P2 kreuzt. Eine erste Längsüberlappungslinie A1
ist durch die hintere Projektionslinie L1, den Vorderrand 421 des
benachbarten Flügelblattes 42 und den
radialen Innenrand 423 des benachbarten Flügelblattes 42 bestimmt.
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Der
Abstand zwischen dem vorderen Basispunkt I1 und dem ersten Überlappungspunkt
P1 beträgt
vorzugsweise 1/5 bis 4/5 (weiter bevorzugt ½) der Länge des Führungsrandes 421.
Außerdem
ist der Abstand zwischen dem vorderen Basispunkt I1 und dem zweiten Überlappungspunkt
P2 vorzugsweise 1/6 bis 5/6 (weiter bevorzugt ½) der Länge des radialen Innenrandes 423.
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Wie
aus den 4 und 5 des weiteren ersichtlich
ist, steht in der zur Längsrichtung
der Welle 40 parallelen Längsrichtung gesehen der Vorderrand 421 jedes
Flügelblattes 42 am
anderen benachbarten Flügelblatt 42 entlang
einer vorderen Projektionslinie L2 weg, die den Hinterrand 422 des
anderen benachbarten Flügelblattes 42 an
einem dritten Überlappungspunkt
P3 kreuzt, und die den radialen Innenrand 423 des anderen
benachbarten Flügelblattes 42 an
einem vierten Überlappungspunkt
P4 kreuzt. Eine zweite Längsüberlappungsfläche A2 ist durch
die vordere Projektionslinie L2, den Hinterrand 422 des
anderen benachbarten Flügelblattes 42 und den
radialen Innenrand 423 des anderen benachbarten Flügelblattes 42 bestimmt.
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Der
Abstand zwischen dem hinteren Basispunkt O1 und dem dritten Überlappungspunkt
P3 beträgt
vorzugsweise 1/5 bis 4/5 (weiter bevorzugt ½) der Länge des Hinterrandes 422.
Außerdem
beträgt der
Abstand zwischen dem hinteren Basispunkt O1 und dem vierten Überlappungspunkt
P4 vorzugsweise 1/6 bis 5/6 (weiter bevorzugt ½) der Länge des radialen Innenrandes 423.
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Wie
aus 6 ersichtlich ist, schließt der Vorderrand 421 jedes
Flügelblattes 42 mit
dem Hinterrand 422 eines benachbarten Flügelblattes 42 – in Blickrichtung
der zur Längsrichtung
der Welle 40 parallelen Längsrichtung gesehen – einen
Winkel θ1 ein.
Der Winkel θ1
beträgt
vorzugsweise zwischen 10 Grad und 90 Grad und weiter bevorzugt 45
Grad. Außerdem
schließt
die hintere Projektionslinie L1 an jedem Flügelblatt 42 mit der
vorderen Projektionslinie L2 an einem benachbarten Flügelblatt 42 den
gleichen Winkel θ1
ein. Außerdem
sind die erste Überlappungsfläche A1 und
die zweite Überlappungsfläche A2 von
dem radialen Außenrand 424 jedes
Flügelblattes 42 beabstandet.
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Wie
aus 7 ersichtlich ist, schließt eine Linie L, die durch
den vorderseitigen Endpunkt I2 des Vorderrandes 421 jedes
Flügelblattes 42 und
durch den hinteren Endpunkt O2 des Hinterrandes 422 des Flügelblattes 42 hindurch
verläuft,
mit einer zur Richtung der Welle 40 senkrechten Ebene P
einen Winkel θ2
ein. Der Winkel θ2
beträgt
vorzugsweise zwischen 10 Grad und 70 Grad und weiter bevorzugt 30
Grad.
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Wie
aus 4 ersichtlich ist, weist das Gehäuse 5 einen
Luftdurchlass 50, einen Lufteinlass 51, einen
Luftauslass 52, eine Basis 53 und eine Vielzahl Rippen 54 auf.
Die Basis 53 ist an der Seite des Luftauslasses 52 vorgesehen
und wird durch die Rippen 54 gehalten, die an den den Luftdurchlass 50 begrenzenden
Innenrand angeschlossen sind. Der Motor 6 ist an der Basis 54 angebracht
und mit dem Flügelrad 4 verbunden,
um dieses anzutreiben. Die Rippen 54 können sich mit einem geeigneten
Neigungswinkel in der Luftantriebsrichtung erstrecken, um sowohl
eine Führungsfunktion
als auch eine Druckverstärkungswirkung
auszuüben.
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Wie
aus den 5 und 8 ersichtlich
ist, ist das Flügelrad 4 im
Gehäuse 5 angebracht,
um einen wärmeableitenden
Axialventilator zu bilden. Im Betrieb fördert das Flügelrad 4 Luft
durch den Lufteinlass 50 in den Luftströmungsdurchlass 50.
Die Luftströmung
wird durch die Rippen 54 verstärkt und tritt dann durch den
Luftauslass 52 aus dem Gehäuse 5 aus. Bei jedem
Flügelblatt 42 und
den beiden zu dem Flügelblatt 42 benachbarten
Flügelblättern 42 besitzt jedes
Flügelblatt 42 mit
einem der beiden benachbarten Flügelblätter 42 eine
erste Überlappungsfläche A1 und
mit dem anderen benachbarten Flügelblatt 42 eine
zweite Überlappungsfläche A2.
Weder die erste Überlappungsfläche A1 noch
die zweite Überlappungsfläche A2 erstrecken
sich zum radialen Außenrand 422 des
Flügelblattes 42.
Durch eine solche Ausbildung wird die Anzahl der Flügelblätter 42 und die
gesamte Luftantriebsfläche
der Flügelblätter 42 des
Flügelrades 4 gemäß der vorliegenden
Erfindung im Vergleich zum bekannten Flügelrad 1 gemäß 1 vergrößert. Außerdem wird
eine Überlappung der
Flügelblätter 42 in
der Fläche,
die zum radialen Außenrand 424 benachbart
ist, bei dem erfindungsgemäßen Flügelrad 4 im
Vergleich zu dem bekannten Flügelrad 3 gemäß den 2 und 3 vermieden. Das
Gebläsegeräusch ist
reduziert und die durch das Flügelrad 4 beförderte Luftmenge
ist vergrößert.
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Die
Prinzipien der Erfindung wurden in Verbindung mit einer besonderen
Ausbildung beschrieben. Es versteht sich jedoch für einen
Fachmann, dass diese Beschreibungen den Umfang der Erfindung nicht
begrenzen, und dass Modifikationen und Variationen, ohne den Geist
zu der Erfindung zu verlassen, möglich
sind, die durch die Erfindung erfasst werden, die durch die nachfolgenden
Ansprüche
bestimmt ist.