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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kühlung eines Antriebsmotors
eines Radialgebläses für ein Luftbehandlungsgerät,
insbesondere ein Radialgebläse für ein Luftbehandlungsgerät
für Fahrzeugklimaanlagen mit einer verbesserten Kühlung
des Antriebsmotors des Gebläses.
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Radialgebläse
weisen eine Mehrzahl über den Umfang einer zentralen Nabe
angeordnete Schaufeln auf, die vorwärts gekrümmt,
rückwärts gekrümmt oder gerade ausgebildet
sind. Die Nabe und die Schaufeln bilden gemeinsam das Laufrad bzw. den
Trommelläufer, der von einem einen axialen Lufteintritt
und einen radialen Ausblasöffnung aufweisenden schneckenförmigen
Gehäuse aufgenommen wird. Das Gehäuse seinerseits
weist eine orthogonal zur Antriebsachse des Trommelläufers
platzierte und eben ausgebildete Gehäuseunterseite auf,
an deren Vorderseite oder Rückseite der zum Antrieb des Trommelläufers
benötigte Antriebsmotor des Radialgebläses angeordnet
ist. Die Luft wird vom Radialgebläse axial, d. h. parallel
zur Laufradachse des Trommelläufers, angesaugt, über
die Schaufeln radial in das schneckenförmige Gehäuse
ausgeblasen und der Ausblasöffnung zugeleitet. Detaillierte
Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass die Luft nicht vollständig
in radialer Richtung, sondern auch mit einer axialen Komponente
den Trommelläufer verlässt. Hierdurch wird die
Rückseite des Gehäuses unter Ausbildung eines
Anströmwinkels schräg angeströmt, was
zu einer Verwirbelung der Luftströmung führt.
Diese Verwirbelung ist ursächlich für den zum Teil
geringen Lüftungswirkungsgrad von Radialgebläsen
sowie die unerwünschten Geräusche.
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Diese
Problematik ist bereits in der
US 5,839,879 aufgegriffen
worden, aber konnte jedoch nicht oder nicht vollumfänglich
gelöst werden. In dieser Druckschrift ist ein gattungsgemäßes
Radialgebläse offenbart, dessen Gehäuserückseite
nicht mehr eben bzw. flach, sondern ausgeformt ausgebildet ist.
Die Gehäuserückseite weist im Wesentlichen eine
Kegelstumpfform mit naturgemäß geneigten Mantellinien
auf, wobei die Deckfläche des Kegelstumpfes zumindest teilweise
als eine sich konzentrisch zum Trommelläufer erstreckende
ebene Ringfläche ausgebildet ist. Der Nachteil dieser Erfindung besteht
zum einen in dem radialem Auslauf der Nabe sowie zum anderen in
der Tatsache, dass die als Absatz bzw. Stufe ausgebildete Ringfläche
der Deckfläche des Kegelstumpfes der strömungsgünstigen
Wirkung seiner geneigten Mantellinien entgegensteht.
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Ein
weiteres signifikantes Merkmal der Radialgebläse ist die
Art der Kühlung des Antriebsmotors. Eine bekannte Lösung
zur Motorkühlung besteht darin, die Kühlluft des
Antriebsmotors durch die mehrere Löcher aufweisende Nabe
des Trommelläufers in den Gebläsesaugraum zu saugen.
Nachteilig hierbei sind die dabei entstehenden Geräusche,
die als Harmonische der Lochzahl im Geräuschspektrum auftreten.
Diese unerwünschte Geräuschbelästigung
wurde dadurch vermieden, indem die Nabe des Trommelläufers
vollständig geschlossen ausgebildet wurde und eine Vielzahl
von Schaufeln unterhalb der Nabe platziert wurde, welche die Motorkühlluft
aus dem Bereich des Motors saugen sollen. Durchgeführte
Messreihen ergaben jedoch, dass die relativ kurzen Schaufeln die
Luft nicht ausschließlich radial aus dem Bereich des Motors,
also unterhalb der Nabe, nach außen, sondern die Kühlluft
in weiten Bereichen des Umfanges radial nach innen strömen
lassen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Anordnung zur
Kühlung eines Antriebsmotors eines Gebläses für
ein Luftbehandlungsgerät, insbesondere eines Radialgebläses
für ein Luftbehandlungsgerät für Fahrzeugklimaanlagen,
vorzuschlagen, mit dem der Antriebsmotor des Gebläses effizienter
gekühlt werden kann.
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Es
ist vorgesehen, dass das Gebläse für ein Luftbehandlungsgerät,
insbesondere ein Radialgebläse für ein Luftbehandlungsgerät
für Fahrzeugklimaanlagen, ein schneckenförmiges
Gehäuse mit einer im Wesentlichen als Hohlkegelstumpf ausgebildeten
Gehäuseunterseite, eine axial platzierte Ansaugöffnung
und eine radial platzierte Ausblasöffnung aufweist. Zur
Luftförderung ist ein aus einer Nabe und einem Schaufelkranz
mit Schaufeln aufgebauter Trommelläufer vorgesehen, dessen
hohlkegelartig ausgebildete Nabe an der Antriebsachse eines zum
Antrieb des Trommelläufers vorgesehenen Antriebsmotors
befestigt ist. Der zumindest partiell von der Nabe umhüllte
Antriebsmotor ist hierbei an der Rückseite der Gehäuseunterseite
befestigt. Die parallel zur Grundfläche des Hohlkegelstumpfes
der Gehäuseunterseite platzierte Deckfläche ist
erfindungsgemäß unter Ausbildung einer sich koaxial
zur Antriebsachse erstreckenden Kreiszylinderfläche, welche
die Deckfläche in ihrem Randbereich rahmenartig begrenzt,
abgesenkt. Der Schaufelkranz greift in diese abgesenkte Deckfläche
derart komplementär ein, dass die Neigung der Nabe und
die Neigung der Mantellinie des Hohlkegelstumpfes der Gehäuseunterseite
einander entsprechen. Dadurch kann die von der Nabe abströmende
und in das Gehäuse einströmende Luft als eine
sich im Wesentlichen parallele und gleichmäßige
Strömung ausbilden.
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Für
eine Geräuschreduzierung wesentlich ist, dass die mit dem
Schaufelkranz bestückte Nabe so in die abgesenkte Deckfläche
der Gehäuseunterseite komplementär eingreift,
dass die Versatzkante der Gehäuseunterseite und die Nabenoberkante
unter Ausbildung nur eines geringen Luftspaltes in einer gemeinsamen
Ebene liegen, welche sich im Querschnitt in Verlängerung
der Mantellinie der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite
erstreckt. Mit diesem signifikanten Merkmal unterscheidet sich der
Gegenstand der eingereichten Erfindung vom Stand der Technik erheblich.
Während beim Stand der Technik die die Schaufeln passierende
Luft über die als Absatz bzw. Stufe ausgebildete Ringfläche
strömen muss, strömt beim Gegenstand der eingereichten
Erfindung die die Schaufeln passierende Luft nahezu widerstandsfrei
und ungestört als Parallelströmung von der Nabe
entlang den Mantellinien des Hohlkegelstumpfes der Gehäuseunterseite
in das schneckenförmige Gehäuse.
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Die
Mantelfläche der Nabe des Trommelläufers kann
dabei im Querschnitt konvex und/oder konkav und/oder ungekrümmt
ausgebildet sein. Unabhängig von der Ausbildung des Querschnitts
der Mantelfläche ist sichergestellt, dass die axial angesaugte
Luft an der Nabe permanent anliegt, turbulenzfrei durch die Schaufeln
des Trommelläufers strömt und als nahezu parallele
Strömung über die Nabenoberkante und die Versatzkanten
der Gehäuseunterseite in das schneckenförmige
Gehäuse geführt wird.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist der radiale Randbereich der
Nabe bzw. der Endbereich der in diesem Bereich platzierten Schaufeln
angephast, wobei die Neigung der Phase der Neigung der Mantelfläche
der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuserückseite
entspricht. In der Praxis sind die Nabe bzw. der radiale Randbereich
der Nabe des Trommelläufers sowie die Mantelfläche
der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuserückseite
gegenüber der Grundfläche des Hohlkegelstumpfes
jeweils bis zu 45° geneigt.
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Weiterhin
weisen die Mantellinien der die Deckfläche rahmenartig
begrenzenden Kreiszylinderfläche im Niederdruckbereich
und im Hochdruckbereich voneinander verschiedene Längen
auf. Die Länge der Mantellinien der Kreiszylinderfläche
verringern sich stetig von einem Maximalwert im Hochdruckbereich
unter Ausbildung eines sich erweiternden Luftspaltes bis zu einem
Minimalwert im Niederdruckbereich. Dieser Minimalwert der Mantellinie
ist dabei unter Beibehaltung der Zylinderfläche stets ein von
0 verschiedener Wert. In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung
können sich die Mantellinien der Kreiszylinderfläche
zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich jedoch
auch sprunghaft verändern.
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Als
Hochdruckbereich wird nachfolgend derjenige Bereich bezeichnet,
welchem der kleinste Strömungsquerschnitt im schneckenförmigen
Gehäuse zugeordnet ist. Als Niederdruckbereich ist hingegen
derjenige Bereich im schneckenförmigen Gehäuse
zu verstehen, welcher einen größeren Strömungsquerschnitt
aufweist und der sich unmittelbar vor der Ausblasöffnung
befindet. Es versteht sich für den Fachmann von selbst,
dass es für den Fall einer stetigen Verringerung der Mantellinien
der Kreiszylinderfläche keine konkrete Abgrenzung zwischen
dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich gibt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist im Niederdruckbereich die Mantelfläche
der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite
im Bereich der Versatzkante der Gehäuseunterseite partiell
abgewinkelt. Somit bilden sich eine erste Anströmfläche und
eine zweite Anströmfläche aus, wobei die erste Anströmfläche
gegenüber der Deckfläche eine geringere Neigung
als die zweite Anströmfläche aufweist. D. h.,
der Neigungswinkel der ersten Anströmfläche ist
erfindungsgemäß kleiner als der Neigungswinkel der
zweiten Anströmfläche, jedoch stets von 0 verschieden.
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Die
zuvor beschriebene Bauform der Gehäuseunterseite erfordert
ein neues erfindungsgemäßes Kühlkonzept.
Innerhalb des schneckenförmigen Gehäuses wird
im Bereich zwischen 180° und 270°, bezogen auf
die Achse Gehäusezunge-Laufradachse, das Gehäuse
sukzessive abgesenkt. Durch den dabei entstehenden Spalt kann die
zur Kühlung des Motors benötigte Luft aus dem
Bereich unterhalb der Nabe im Bereich des Niedrigdrucks in das schneckenförmige
Gehäuse austreten. Im Bereich der Absenkung ist die Mantelfläche
der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten Gehäuseunterseite
in Richtung der Versatzkante der Gehäuseunterseite der
Deckfläche derart abgewinkelt, dass sich im Querschnitt
ein rechtwinkliges Dreieck ergibt, dessen Seiten sich durch den
abgewinkelten Abschnitt der Gehäuseunterseite, durch die
Mantellinie der Kreiszylinderfläche sowie einer gedachten
und parallel zur Grundfläche des Hohlkegelstumpfes platzierten
Geraden ergeben.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann auf der
abgesenkten Deckfläche des Hohlkegelstumpfes der Gehäuseunterseite
unterhalb des Schaufelkranzes zusätzlich eine Trennwand
vorgesehen werden, die sich mit einem konstanten Krümmungsradius
teilweise entlang der von dem Schaufelkranz der Nabe beschriebenen Umfangslinie
erstreckt. Diese Trennwand weist ebenso wie die Kreiszylinderfläche
zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich eine unterschiedliche
Höhe auf.
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Die
abgesenkte Deckfläche des Hohlkegelstumpfes der Gehäuseunterseite
und die darauf platzierte Trennwand erstrecken sich vom Hochdruckbereich
bis zum Niederdruckbereich des Gehäuses vorzugsweise in
einem Winkelbereich zwischen 180° und 270°, wobei
der Anströmwinkel der Luft bis zu 50° und der
Abströmwinkel der Luft bis zu 45°, bezogen auf
die Achse Gehäusezunge-Laufradachse beträgt.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzlich
ein an den Schaufelenden des Schaufelkranzes platziertes und zur
Trennwand komplementäres Trennelement vorgesehen, dessen Krümmungsradius
von dem Krümmungsradius der Trennwand verschieden ist.
Dieses Trennelement ermöglicht gemeinsam mit der Trennwand
einen nahezu luftdichten Verschluss des Gehäuses gegenüber dem
Bereich unterhalb der Nabe.
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Konzeptionsgemäß wird
die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass zumindest
eine in der Aufnahme des Antriebsmotors platzierte Blende vorgesehen
ist, mittels derer die zur Kühlung des Antriebsmotors vorgesehene
Kühlluft direkt auf die Bürsten des Antriebsmotors
leitbar ist. Ergänzend dazu wird der Motor gegenüber
dem Gehäuse unter Verwendung von Dichtelementen abgedichtet,
so dass die Kühlluft ausschließlich zur effektiven
Kühlung durch den Motor geblasen wird, bevor sie unterhalb
der Nabe des Trommelläufers aus dem Bereich des Motors
austritt.
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Die
signifikanten Vorteile und Merkmale gegenüber dem Stand
der Technik sind im Wesentlichen:
- • Die
Mantellinien der Nabe und die Mantellinien der als Hohlkegelstumpf
ausgebildeten Gehäuseunterseite sind axial zueinander ausgerichtet;
sie sind somit zur Ausbildung einer turbulenzfreien Strömung
in einer gemeinsamen Stromlinie platziert.
- • Die parallel zur Grundfläche des Hohlkegelstumpfes
der Gehäuseunterseite platzierte Deckfläche ist
unter Ausbildung einer sich koaxial zur Antriebsachse erstreckenden
Kreiszylinderfläche, welche die Deckfläche in
ihrem Randbereich rahmenartig begrenzt, abgesenkt.
- • Die Mantellinien der Kreiszylinderfläche
verringern sich unter Ausbildung eines Spaltes vom Hochdruckbereich
bis zum Niederdruckbereich stetig oder sprunghaft.
- • Eine zusätzliche unterhalb des Schaufelkranzes platzierte
Trennwand sichert eine bessere Dichtung des Gehäuses gegenüber
dem Bereich unterhalb der Nabe.
- • Mittels der im Bereich des Motors angeordneten Blende
ist die zur Kühlung des Antriebsmotors vorgesehenen Kühlluft
direkt auf die Bürsten des Antriebsmotors leitbar.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich dem
Fachmann des Weiteren aus der folgenden detaillierten Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform im Hinblick auf die anliegende
Zeichnungen; in diesen zeigen:
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1:
Querschnitt eines Radialgebläses aus dem Stand der Technik
mit einer axial aufgeweiteten Gehäuserückseite,
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2:
Querschnitt eines Radialgebläses aus dem Stand der Technik
ohne axial aufgeweitete Gehäuserückseite,
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3:
Querschnitt eines Radialgebläses aus dem Stand der Technik
mit einem offenem Nabendesign,
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4:
Querschnitt eines Radialgebläses aus dem Stand der Technik
mit einem geschlossenen Nabendesign,
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5:
Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses
mit angephasten Schaufelenden,
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6:
Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses
mit angephasten Schaufelenden und ausgeformter Gehäuseunterseite,
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7:
Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses
mit einer Trennwand sowie einer Anströmfläche,
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8:
Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses
mit einer Darstellung der Kreiszylinderfläche,
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9:
Detaildarstellung eines Ausschnitts aus 8,
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10:
Perspektivdarstellung des erfindungsgemäßen Radialgebläses
und
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11:
Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses
mit Trennwand, Trennelement und Kühlkanal.
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Die 1 und 2 illustrieren
jeweils den Querschnitt eines Radialgebläses 1 aus
dem Stand der Technik, wobei 1 ein Radialgebläse 1 mit
einer axial aufgeweiteten 17 Gehäuseunterseite 14 und 2 ein
Radialgebläse 1 ohne axial aufgeweitete Gehäuseunterseite 14 zeigt.
Die Radialgebläse 1 der 1 und 2 umfassen
einen Antriebsmotor 2 mit einer nur andeutungsweise dargestellten
Antriebsachse 2.1. Auf der Antriebsachse 2.1 ist
ein Trommelläufer 3 platziert ist, der vom Antriebsmotor 2 in
Rotation versetzt wird. Neben der Nabe 4 weist der Trommelläufer 3 einen
Schaufelkranz mit orthogonal zur Gehäuseunterseite 14 angeordneten Schaufeln 5 auf.
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Die
Nabe 4 des Trommelläufers 3 ist hierbei hohlkegelartig
ausgebildet und umhüllt den Antriebsmotor 2 zumindest
partiell. Die Schaufeln 5 des Schaufelkranzes können
vorwärts gekrümmt, rückwärts
gekrümmt oder gerade ausgebildet sein. Die zur Gehäuseunterseite 14 weisenden
Schaufelenden der Schaufeln 5 sind durch Stirnseiten gekennzeichnet,
die sich orthogonal zu den Längsseiten der Schaufeln 5 erstrecken.
Die Luft wird im Bereich der Gehäusefrontseite 13 des
Radialgebläses 1 axial angesaugt, anschließend
in den Trommelläufer 3 geführt und von
dort über die Schaufeln 5 des Schaufelkranzes
radial aus dem Trommelläufer 3 abgeführt und
dem nicht dargestellten Luftaustritt 1.2 des Radialgebläses 1 über
dessen spiralförmiges Gehäuse 1.1 zugeleitet.
Wie ersichtlich, legt sich die axial in den Trommelläufer 3 einströmende
Luft tangential an die Nabe 4 an und wird an den Schaufelenden
der Schaufeln 5 einer weiteren Richtungsänderung
unterzogen. Die Luft strömt nach Verlassen des Trommelläufers 3 parallel
zur Gehäuseunterseite 14 in das schneckenförmige
Gehäuse 1.1 des Radialgebläses 1 ein.
Da die Schaufelenden der Schaufeln 5 und die Gehäuseunterseite 14 voneinander
beabstandet sind, entsteht im schneckenförmigen Gehäuse 1.1 ein
Rezirkulationsgebiet 16. Im unmittelbaren Vergleich der
in der 1 und der 2 dargestellten Radialgebläse 1 ist
festzustellen, dass das Rezirkulationsgebiet 16 beim Radialgebläse 1 der 1 gegenüber
dem Rezirkulationsbereich des Radialgebläses 1 der 2 größer
ist.
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Die 3 illustriert
den Querschnitt eines Radialgebläses 1 mit einem
offenen Nabendesign. Der grundsätzliche Aufbau des Radialgebläses 1 entspricht
dem der 1 und der 2.
Die Gehäuseunterseite 14 weist im mittleren Bereich,
als etwa zentral, eine Ausformung zur Aufnahme 6 des Antriebsmotors 2 auf.
Die Gehäuseunterseite 14 und die sich parallel
dazu erstreckenden Stirnseiten 11 der Schaufeln 5 sind
voneinander beabstandet und bilden einen Luftspalt 28 aus. Über
diesen Spalt 28 wird die zur Kühlung des Antriebsmotors 2 benötigte
Kühlluft unterhalb des Trommelläufers 3 angesaugt.
Die sich durch die Motorwärme erwärmende Luft
sammelt sich zunächst an der Unterseite der Nabe 4 und verlässt
anschließend den Bereich der Motoraufnahme 6 des
Antriebsmotors 2 über die Nabe 4, welche im
Speichendesign oder mit Löchern 8 ausgebildet ist.
Bei einer derartigen Durchströmung durch die Nabe 4 kommt
es zu unerwünschten Geräuschen. Die Mantelfläche
der Nabe 4 ist in dieser Darstellung durch die Mantellinien 7 gekennzeichnet.
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Die 4 zeigt
hingegen den Querschnitt eines Radialgebläses 1 mit
geschlossener Nabe 4. Während die Kühlluft
zur Kühlung des Antriebsmotors 2 bei der 3 über
den sich zwischen der Stirnseite 11 der Schaufeln 5 und
der Gehäuseunterseite 14 ausbildenden Luftspalt 28 angesaugt
wird, ist zur Kühlung des Radialgebläses 1 gemäß 4 ein
externer rückseitiger Kühlkanal 15 vorgesehen,
der sich bis zur Motoraufnahme 6 des Antriebsmotors 2 erstreckt,
wobei der Antriebsmotor 2 stirnseitig mit Kühlluft
angeströmt wird. Die sich am Antriebsmotor 2 erwärmte
Kühlluft strömt nachfolgend bis zur Unterseite
der Nabe 4 und strömt von dort radial über
den sich zwischen der Stirnseite 11 der Schaufeln 5 und der
Gehäuseunterseite 14 ausbildenden Luftspalt 28 in
Richtung des schneckenförmigen Gehäuses 1.1. Zum
Zwecke des Verringerung des Drucks unterhalb der Nabe 4 sind
die Schaufeln 5 des Trommelläufers 3 mit
verlängerten Schaufelenden 10 bestückt.
Mittels dieser verlängerten Schaufelenden 10 verringert sich
das Spaltmaß zwischen den Stirnseiten 11 der Schaufeln 5 und
der Gehäuseunterseite 14.
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Die 5 zeigt
den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Radialgebläses 1 mit
angephasten Schaufelenden 9 bzw. mit einem angephasten
radialen Ende der Nabe 4. Wie deutlich zu erkennen ist, verlässt
die an der Nabe 4 anliegende Luft die Schaufeln 5 des
Trommelläufers 3 mit einer axialen und einer radialen
Komponente in Richtung des schneckenförmigen Gehäuses 1.
Die 6 hingegen illustriert den Querschnitt eines erfindungsgemäßen
Radialgebläses 1 mit angephasten Schaufelenden 9 sowie
ausgeformter Gehäuseunterseite 14. Die Gehäuseunterseite 14 ist
hierbei im Querschnitt hohlkegelstumpfartig ausgebildet, wobei nur
die Mantellinien 20 sowie die Deckfläche 18,
jedoch nicht die Grundfläche 19, dargestellt sind.
Die Neigung der Nabe 4 und die Neigung der Mantellinien 20 entsprechen
einander, so dass die an der Nabe 4 tangential anliegende
Luft über die angephasten Schaufelenden 9 bzw. den
radialen Randbereich der Nabe 4 turbulenzfrei strömen
kann.
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Die 7 zeigt
den Querschnitt des erfindungsgemäßen Radialgebläses 1.
Das Gehäuse des Gebläses 1 ist im Allgemeinen
mit dem Bezugszeichen 1.1 gekennzeichnet. Der Luftaustritt
des Gebläses 1.2 befindet sich in dem vom Betrachter
linken Bereich in der unteren Hälfte der Darstellung. Im Übergangsbereich
zwischen der Schnecke des Gehäuses 1 und dem Luftausritt 1.1 ist
eine Gehäusezunge 26 platziert. In dieser Darstellung
ist die Umfangslinie der Deckfläche 18 des als
hohlkegelstumpfförmig ausgebildeten Gehäuseunterseite 14 besonders
deutlich sichtbar. Innerhalb der Deckfläche 18 ist
eine erfindungsgemäße Trennwand 21 angeordnet,
die sich halbkreisförmig unterhalb des radialen Endes des
nur andeutungsweise dargestellten Trommelläufers 3 erstreckt.
Innerhalb der Schnecke des Gehäuses 1 wird diese
Trennwand 21 im Bereich von 180° bis 270°,
ausgehend von einer gedachten Achse Gehäusezunge-Laufradachse 27,
abgesenkt. Durch den hierbei entstehenden Spalt kann die sich unterhalb
der Nabe 4 befindliche Kühlluft in die Schnecke
des Gehäuses 1 im Bereich des Niedrigdrucks 25 austreten.
Der Anströmwinkel 23 der Luft beträgt
im dargestellten Beispiel, bezogen auf die Achse Gehäusezunge-Laufradachse,
30° und der Abströmwinkel 22 der Luft 30°.
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Die 8 zeigt
eine Schnitt- sowie eine Detaildarstellung des erfindungsgemäßen
Radialgebläses 1. Die vom Betrachter linke Seite
der Darstellung zeigt den Niederdruckbereich 25 und die
rechte Seite der Darstellung zeigt den Hochdruckbereich 24 des Radialgebläses 1.
Der Niederdruckbereich 25 mündet in den nicht
näher dargestellten Luftaustritt 1.2 des Gehäuses 1.1 des
Radialgebläses 1 und ist durch eine allmähliche
Erweiterung des Strömungsquerschnitts gekennzeichnet. Während
im Hochdruckbereich 24 die mit den Schaufeln 5 bestückte Nabe 4 in
die abgesenkte Deckfläche 18 der Gehäuseunterseite 14 eingreift,
ist im Bereich des Niederdrucks 25 die Gehäuseunterseite 14 derart
ausgeformt, dass sich zwischen der Unterkante des mit Schaufeln 5 bestückten
Trommelläufers 3 und der Gehäuseunterseite 14 ein
in der 9 detailliert dargestellter Luftspalt 28 zur
Abströmung der Kühlluft des Antriebsmotors 2 in
Richtung des Luftaustritts 1.2 ausbildet. Wie ersichtlich,
liegen die Versatzkanten 30 der Gehäuseunterseite 14 und
die Nabenoberkante 31 unter Ausbildung des erwähnten
Luftspalts 28 in einer gemeinsamen Ebene, welche sich im Querschnitt
in Verlängerung der Mantellinie 20 der als Hohlkegelstumpf
ausgebildeten Gehäuseunterseite 14 erstreckt.
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Die 9 zeigt
den Niederdruckbereich 25 des erfindungsgemäßen
Radialgebläses 1 in einer detaillierten Darstellung.
Hierbei ist die Mantelfläche der als Hohlkegelstumpf ausgebildeten
Gehäuseunterseite 14 im Bereich der Versatzkante 30 der
Gehäuseunterseite 14 partiell abgewinkelt. Es
bilden sich damit eine erste Anströmfläche 32 und
eine zweite Anströmfläche 33 aus, wobei
die erste Anströmfläche 32 gegenüber
der Deckfläche 18 eine geringere Neigung als die
zweite Anströmfläche 33 aufweist. Die
erste Anströmfläche 32 ist dabei vorzugsweise
kleiner als die zweite Anströmfläche 33 ausgebildet
und ist unter Beibehaltung der nur angedeuteten Kreiszylinderfläche 29 stets
geneigt, also nicht horizontal, ausgebildet. Im Querschnitt ergeben sich
durch die abgewinkelte Mantelfläche der als Hohlkegelstumpf
ausgebildeten Gehäuseunterseite 14 zwei gedachte
rechtwinklige Dreiecke. Die Hypotenuse des ersten, kleineren rechtwinkligen
Dreiecks entspricht dabei der Mantellinie 20 der ersten
Anströmfläche 32 und die Hypotenuse des
zweiten, größeren rechtwinkligen Dreiecks der
Mantellinie 20 der zweiten Anströmfläche 33.
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Die 10 zeigt
das erfindungsgemäße Radialgebläse 1 in
einer Perspektivdarstellung. In dieser Darstellung sind der nicht
sichtbare Hochdruckbereich und der im Frontbereich sichtbare Niederdruckbereich
gegenüber angeordnet.
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Die 11 zeigt
die neuartige Kühlung des Antriebsmotors 2, wobei
die Nabe 4 des Trommelläufers 3 als geschlossene
Nabe 4 ausgebildet ist. Die Kühlung des Antriebsmotors 2 umfasst
zum einen einen externen Luftzuführkanal 15, welcher
in den Bereich der der Ansaugrichtung des Trommelläufers 3 abgewandten
Stirnseite des Antriebsmotors 2 mündet. Zum anderen
ist im Bereich der Schaufeln des Trommelläufers 3 eine
parallel zur Antriebsachse 2.1 platzierte Trennwand 21 vorgesehen,
die sich gemäß 7 kreisbogenförmig
auf der Deckfläche 18 der Gehäuseunterseite 14 erstreckt.
Die Trennwand 21 erstreckt bis auf den Bereich des nicht
dargestellten Luftaustritts 1.2 des Radialgebläses 1 ringförmig
vom Niederdruckbereich 25 bis zum Hochdruckbereich 24.
Ergänzend dazu ist ein an der Unterseite der Nabe im Bereich
der Schaufeln 5 angeordnetes Trennelement 21.1 vorgesehen,
welches in Verbindung mit der Trennwand 21 einen nahezu
luftdichten Verschluss des schneckenförmigen Gehäuses 1.1 gegenüber
dem Bereich unterhalb der Nabe 4 sichert.
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Die
sich beim Umströmen des Antriebsmotors 2 erwärmte
Kühlluft wird unter Verwendung der erfindungsgemäßen
Trennwand 21 sowie des sich gleichermaßen erstreckenden
Trennelements 21.1 unterhalb der Nabe 4 gehalten
und erst im Niederdruckbereich 25 vom Bereich unterhalb
der Nabe 4 in das Gehäuse 1.1 geleitet.
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- 1
- Radialgebläse
- 1.1
- Gehäuse
- 1.2
- Luftaustritt
- 2
- Antriebsmotor
- 2.1
- Antriebsachse
- 3
- Trommelläufer
- 4
- Nabe
- 5
- Schaufeln
- 6
- Motoraufnahme
- 7
- Mantellinie
der Nabe
- 8
- Löcher
der Nabe
- 9
- Schaufelenden
- 10
- verlängerte
Schaufelenden
- 11
- Stirnseite
- 12
- Anströmwinkel
- 13
- Gehäusefrontseite
- 14
- Gehäuseunterseite
- 15
- externer
Kühlkanal
- 16
- Rezirkulationsgebiet
- 17
- axiale
Aufweitung
- 18
- Deckfläche
- 19
- Grundfläche
- 20
- Mantellinie(n)
des Hohlkegelstumpfes
- 21
- Trennwand
- 21.1
- Trennelement(e)
- 22
- Abströmwinkel
- 23
- Anströmwinkel
- 24
- Hochdruckbereich
- 25
- Niederdruckbereich
- 26
- Gehäusezunge
- 27
- Achse
Gehäusezunge-Laufradachse
- 28
- Luftspalt
- 29
- Kreiszylinderfläche
- 30
- Versatzkante
- 31
- Nabenoberkante
- 32
- erste
Anströmfläche
- 33
- zweite
Anströmfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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