DE2263310A1

DE2263310A1 - Geblaese mit flexiblen fluegeln

Info

Publication number: DE2263310A1
Application number: DE2263310A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Aiki; Masaharu Hayashi; Takanobu Hori
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1971-12-09
Filing date: 1972-12-23
Publication date: 1973-07-12
Also published as: JPS512647B2; JPS4872707A; DE2263310B2; US3915591A

Description

Gebläse mit flexiblen Hügeln

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Gebläse mit mehreren gegossenen Kunststoffflügeln und im besonderen auf ein Gebläse, dessen Flügel flexibel ausgebildet sind.

Die schraubenförmig ausgebildeten Gebläse mit mehreren Flügeln, die in Fahrzeugmotoren eingesetzt werden, werden mit einer entsprechend der Geschwindigkeitssteigerung des Fahrzeuges jeweils größeren Geschwindigkeit angetrieben. Dadurch steigt auch infolge eines Anstieges der Luftgeschwindigkeit der Kraftbedarf an.

Obwohl bereits verschiedene Anstrengungen gemacht worden sind, bei einem Gebläse mit mehreren flexiblen Kunststoffflügeln den Kraftbedarf und das Geräusch, das sich mit dem erhöhten Luftdurchsatz steigert, zu vermindern,hat jedoch keiner dieser Versuche bislang zu einem zufriedenstellenden Ergebnis geführt.

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Der Erfindung lag danach die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gebläse mit mehreren flexiblen Flügeln aus Kunststoff zu schaffen, bei welchem der Kraftbedarf und das Geräusch verringert werden ,während sich die Rotationsgeschwindigkeit des Gebläses erhöht.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Anzahl flexibler Kunststoffflügel vorgesehen ist, die sich von einer Nabe, mit der sie aus einem Stück bestehen, nach außen erstrecken, wobei die Dicke eines jeden Flügels in aufeinanderfolgenden Schritten von der Vorderkante bis zur Hinterkante abnimmt, wodurch eine Anzahl von Teilflügeln gebildet wird, die sich hinsichtlich ihrer Dicke voneinander unterscheiden. Jeder der Flügel kann außerdem an seinem Fußteil eine Aussparung auf- ' weisen, so daß der rückwärtige Teil des Flügels nicht mit der Nabe in Verbindung steht.

Dementsprechend ist bei den dargestellten Ausführungsformen eine zentrale Nabe sowie eine Anzahl von Flügeln vorgesehen, die sich radial von dieser Nabe nach außen erstrecken und in einer gedachten Ebene liegen, die senkrecht zur Rotationsachse des Gebläses verläuft. Dabei besteht jeder der Flügel mit der Nabe aus einem Stück und ist nach vorne aus dieser Ebene herausgebogen. Die Dicke eines jeden Flügels nimmt von der Vorderkante ausgehend in aufeinanderfolgenden Schritten ab, so daß zwei oder mehr Teilflügel entstehen, die sich bezüglich ihrer Dicke voneinander unterscheiden. Dadurch wird ein flexibler, rückwärtiger Teil eines jeden Flügels gebildet, der durch die Zentrifugalkraft und die Berührung mit der Luft, während die Umdrehungsgeschwindigkeit des Gebläses erhöht wird, zurückbiegbar

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ist. Um ein Zurückbiegen des rückwärtigen Teiles zu unterstützen, kann vorzugsweise an dem Fußteil eines.jeden Hügels des Gebläses eine Aussparung vorgeaäaen sein, so. daß der rückwärtige Teil von der Nabe getrennt ist und der Flügel nur über den vorderen Teil mit der Nabe verbunden ist.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der beigefügten.Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wobei jedoch nur ein einziger Flügel voll dargestellt ist, während die übrigen Flügel nur andeutungsweise gezeichnet sind,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Gebläseflügel entlang der Schnittlinie II-II der Fig. Λ in Richtung der Pfeile gesehen,

Fig. J einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung ,

Fig. 4 eine graphische Darstellung, die den Luftdurchsatz in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit für ein herkömmliches Gebläse und das erfindungsgemäße Gebläse darstellt, und

Fig. 5 Querschnitte durch weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die anhand der in den Figuren 1 bis- 5 dargestellten Aus führung s form erläutert werden sol}, besitzt eine Habe 1 und eine Anzahl entsprechend geneigter Gebläseflügel 2, die mit der Nabe 1 aus einem Stück bestehen und sich von dieser radial nach außen erstrecken. Die Nabe und die

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Flügel sind aus einem flexiblen Kunststoffmaterial gegossen und lassen sich durch herkömmliche Verfahren, wie z.B. ein Spritzgußverfahren, herstellen.

Die Nabe 1 besitzt eine zentrale öffnung 3» durch welche eine (nicht dargestellte) Welle hindurchzugreifen vermag, die üblicherweise von der Motorkurbelwelle über einen (nicht dargestellten) Keilriemen angetrieben wird. Um die öffnung 3 herum sind mehrere im Abstand voneinander befindliche Bohrungen 4- vorgesehen, die der Befestigung der Nabe 1 auf der Welle dienen. Jeder der Flügel besitzt an seinem Fußteil einen Einschnitt 5, so daß der rückwärtige Teil 6 von der Nabe getrennt ist und der übrige Teil des Flügels zu einem Führungsteil 8 wird. Der rück-'wärtige Teil 6 wird durch die Zentrifugalkraft und den Druck der Luft umgebogen, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Gebläses erhöht wird. Dementsprechend kann durch eine entsprechende Auswahl der Form und der Krümmung des Flügels 2 sowie seines Verbiegungswiderstandes, d.h. entsprechend der Auswahl der Querschnittsformen, der Luftstrom im wesentlichen konstant gehalten werden, wodurch trotz der Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit in Richtung des Pfeiles A des Gebläses der Kraftbedarf vermindert werden.

Ein Gebläse dieser Art eignet sich besonders für Fahrzeugmotoren, bei welchen ein angemessener Luftstrom erforderlich ist, wenn der Motor mit der Leerlaufdrehzaiii läuft oder das Fahrzeug mit einer geringen Geschwindigkeit fährt, während mit steigender Geschwindigkeit des Fahrzeuges der Luftbedarf progressiv abnimmt. Wenn die gleiche Luftmenge von den Flügeln des Gebläses bei hoher Geschwindigkeit gefördert wird, ist ein beträcht-

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licher Kraftbedarf erforderlich, wodurch der Betrieb des Fahrzeuges unwirtschaftlich wird. Bei einem Gebläse mit flexiblen Hügeln, wie es hier erläutert und beschrieben wurde, werden bei steigender Geschwindigkeit die Flügel 2 mehr und mehr abgeflacht, d.h. der Steigungswinkel rK. in Fig. 2 wird vermindertbei steigender Rotationsgeschwindigkeit des Gebläses. Dem entsprechend behalten, wenn ein beträchtlicher Luftdurchsatz bei niedriger Geschwindigkeit erforderlich ist, die Flügel ihre ursprüngliche Form und fördern einen.maximalen.Luftstrom.. Wenn die Geschwindigkeit steigt und ein geringerer Luftdurchsatz erforderlich ist, nehmen die Flügel eine flachere Form an und fördern weniger Luft,,wodurch der Kraftbedarf und das Geräusch vermindert werden, die sonst natürlich mit dem steigenden Luftdurchsatz entsprechend erhöht bzw. verstärkt x^erden würden.

Gebläse mit flexiblen Flügeln sind bereits bekannt und werden auch in Fahrzeugen eingesetzt. Das erfindungsgemäße Gebläse ist jedoch dadurch gekennzeichnet, daß das Abflachen der Flügel in stärkerem Maße durchführbar ist, indem zwei oder mehr Flügelarten verschiedener Stärke miteinander verbunden werden, so daß der Querschnitt des sich ergebenden, zusammengesetzten Flügels sich in aufeinanderfolgenden Schritten verändert. Das Gebläse kann zweckmäßigerweise zusätzlich beim praktischen Einsatz mit einer Aussparung am Fuß eines jeden Flügels versehen sein, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Wenn der vordere Teil 8, wie in Fig. 2 dargestellt, mit einem vorgestellten hinteren Teil 6', der in Fig. 2 in einer strichpunktierten Linie gezeigt ist, verbunden würde, würde der herkömmliche Querschnitt eines Flügels entstehen, während ein anderer herkömmlicher Flügelquerschnitt gebildet würde, wenn man den rückwärtigen Teil 6

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mit einem anderen vorgestellten Vorderteil 8',der in einer gestrichelten Linie dargestellt ist, verbinden würde.

Wenn im Betrieb das Gebläse in der in Richtung des Pfeiles Ä in Pig. 1 angedeuteten Richtung dreht und sich die Rotationsgeschwindigkeit des Gebläses erhöht, bewirkt die auftretende Zentrifugalkraft und der Luftdruck auf die flexiblen Flügel ein Abflachen der Flügel, im besonderen ihrer Fußbereiche, und zwar in steigendem Maße mit steigender Geschwindigkeit. Die Zentrifugalkraft greift im Schwerpunkt M des rückwärtigen Teiles 6 an, wie durch den Pfeil CF. in Fig. 1 dargestellt ist, während der Pfeil P in Fig. 2 den Luftdruck auf den rückwärtigen Teil 6 andeutet. Die Zentrifugalkraft und der Luftdruck bewirken gemeinsam eine Verringerung des Steigungswinkels <K, , wenn sich die Rotationsgeschwindigkeit des Gebläses erhöht, so daß die Flügel abgeflacht werden, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Die Verminderung des Winkels </v , d.h. das Abflachen der Flügel, führt zu einer Verringerung der Luftförderung, wodurch der Kraftbedarf sinkt. Diese Verminderung des geförderten Luftsbromes erhöht das Gebläsegeräusch gering. Die Zentrifugalkraft CF. läßt sich in eine horizontale Komponente H.C und eine vertikale Komponente V.C, wie in Fig. '. dargestellt, aufspalten. Die Horizontalkomponente H.C kann weiterhin in eine Umfangskomponente P.C. und eine Normalkomponente N.C, wie in Fig. 3 dargestellt ist, aufgespalten v/erden. Die Normalkomponente N.C bewirkt im wesentlichen eine Verdrehung des Flügels 2 um die Achse X des vorderen Teiles S. Dan Drehmoment um die Achse X ergibt sich zu 1 · N.C, wobei 1 den Hebelarm darstellt, der durch den Abstand der Achse X von dem Schwerpunkt M gebildet wird, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist.

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Der Luftdruck P, wie er sich aus Pig. 2 ergibt, kann in eine Oberfrächenkomponente S.C. und eine Normalkomponente N.C, aufgeteilt werden. Die Normalkomponente U.C¹. bewirkt ebenfalls eine Schwenkung des Flügels 'um die Achse X.

Die oben erläuterten beiden Normalkomponenten K.C. und I.C. bewirken gemeinsam eine Schwingung des Flügels 2 oder des hinteren {Teiles 6 um die Achse Σ in Richtung des Pfeiles B in Fig. 2, wenn das Gebläse in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 mit erhöhter Rotationsgeschwindigkeit gedreht wird.

Es hat= sich als zweckmäßig für die Verringerung des Kraftbedarfes bei sich erhöhender Rotationsgeschwindigkeit im praktischen Einsatz der Erfindung herausgestellt, daß die Dicke des

rückwärtigen Teils weniger als etwa ^QP/o in Bezug auf die mittlere Dicke des vorderen Teiles betragen soll.

Bei Versuchen in der Praxis hat sich herausgestellt, daß das erfindungsgemäße Gebläse in ausreichendem Maße den Kraftbedarf zu verringern vermag. Dies wird in Fig. 4- dargestellt, wo ein Vergleich mit einem herkömmlich-en Gebläse gezogen wird. Die Fig. 4 zeigt, daß bei wachsender Gebläsegesehwindigkeit das erfindungsgemäße Gebläse weniger Luft fördert als ein herkömmliches Gebläse.

In den Figuren 5 (a) und 5 (b) werden zwei;andere Ausführungsformen dargestellt, bei welchen zwei verschiedene Flügelarten miteinander verbunden werden, die einen zusammengesetzten Flügelquercchnitt in der Weise bilden, daß einer der Flügelteile unsymmetrisch in Bezug auf die Achse des anderen Flügelteiles

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Es ist noch anzuführen, daß die Oberfläche des sich ergebenden Flügels an den Übergängen von der einen Flügelart zur anderen möglichst glatt sein soll, um während des Betriebes entstehende Wirbelströme möglichst gering zu halten.

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Claims

Patentansprüche

ή Gebläse mit mehreren flexiblen Flügeln aus Kunststoff, gekennzeichnet durch eine zentrale Nabe (1) und eine Anzahl von Flügeln (2), die sich radial von der Nabe in einer zur

• fiotationsachse des Gebläses senkrechten Ebene nach außen erstrecken, wobei die Flügel (2) und die Nabe (1.) aus einem Stück gefertigt sind, während die Flügel (2) nach vorn aus der Ebene herausgebogen sind und jeder der Flügel (2) von dem vorderen Teil (8) zum hinteren Teil (6) in seiner Stärke in aufeinanderfolgenden Schritten abnimmt.
2. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder •der Flügel (2) im Bereich der Nabe (1) eine Aussparung (5) aufweist, die den rücksärtigen Teil (6) von der Nabe (1) trennt.

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