DE2506364A1 - Einrichtung an einem fluegelrad eines geblaeses zur verringerung des luftschalls - Google Patents

Description

YOLKSWAGENWERK AKTIENGESELLSCHAFT

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Unsere Zeichen: K 1894

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Einrichtung an einem Flügelrad eines Gebläses zur Verringerung des Luftschalls

Die Erfindung "betrifft eine Einrichtung an einem Flügelrad eines Gebläses zur Verringerung des durch die Umströmung der Flügel hervorgerufenen Luftschalls, insbesondere an einem im Bereich eines Kühlers für eine Brennkraftmaschine befindlichen Flügelrad.

Geräuschentwicklungen bei Flügelrädern mit hoher Umfangsgeschwindigkeit sind im wesentlichen auf strömungstechnische Unzulänglichkeiten wie z. B. das Abreißen der Strömung und anschließende ¥irbelbildung zurückzuführen. Aus diesem Grunde muß man, wenn man den Geräuschpegel möglichst niedrig halten will, die Flügel nach den Grundsätzen der Aerodynamik optimal gestalten und anordnen. Auch durch eine Verringerung der Umfangsgeschwindigkeit', was einer Drehzahlabsenkung bzw. einer Reduzierung des Flügelraddurchmessers entspricht, kann man den Geräuschpegel senken. Diese Maßnahme läßt sich jedoch nicht immer verwirklichen, weil nämlich der zeitliche Luftdurchsatz eines Gebläses nichtlinear proportional der Umfangs-

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geschwindigkeit des Flügelrades ist. Der zeitliche Luftdurchsatz ist aber vielfach eine Größe, die zur Lösung von Kühlproblemen notwendigerweise vorgegeben ist und die deshalb praktisch nur in gewissen Grenzen verändert werden kann, zumindest aber nicht unterschritten werden darf.

So gibt es also technische Gegebenheiten, bei denen weder die geometrischen Daten des Flügelrades noch seine Drehgeschwindigkeit geändert werden können. In solchen Fällen ist bei akustisch optimalen Flügelrädern die Geräuschentwicklung nur dann zu mindern, wenn man separate schalldämmende Maßnahmen vorsieht. Aus der deutschen Auslegeschrift 1 134 906, deutsche Klasse 63c 79» ist es baspielsweise bekannt, dem hinter dem Kühler eines Kraftfahrzeuges sitzenden Kühlgebläse und dem größten Teil des Antriebsaggregats für das Kraftfahrzeug eine Abdeckung aus schalldämpfendem Material zuzuordnen, die großräumig über Gebläse und Motor gestülpt ist.

Meistens ist ein schallabsorbierendes Material auch zugleich ein guter Wärmeisolator. Das bedeutet, daß in dem Beispiel der zitierten Auslegeschrift in der Umgebung des Motors ein Wärmestau zustande kommt, der gar nicht erwünscht ist, denn um so höher muß nun wieder die Kühlleistung sein, womit leicht die zu bekämpfenden Geräusche wieder steigen. TIm den Preis einer schlechteren Motorkühlung hat man hier den durch das Flügelrad - und natürlich auch durch den Motor - hervorgerufenen Luftschallpegel verringert. TIm diese Nachteile in Grenzen zu halten, hat man zwischen der Abdeckung und dem Geläse- bzw. Motorblock reichlich freien Kaum gelassen. Der eigentliche Zweck, nämlich die angestrebte Schallpegelreduzierung, wird somit nicht optimal erfüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den wahrnehmbaren Luftschall eines schnelHJumlaufenden Flügelrades weitestgehend

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zu reduzieren. In einfacher und verblüffend wirksamer Weise wird diese Aufgabe gelöst durch einen am Umfang des Rades in · einem geringen radialen Abstand von den Flügelenden angeordneten zylindrischen Ring aus akustisch absorbierendem Material. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß es am wirksamsten ist, wenn der Luftschall unmittelbar in der Nähe seiner Quelle - und das sind in der Hauptsache die Flügelspitzen - vernichtet wird. Die zugleich wärmedämmende Eigenschaft des Materials für den Ring hat in diesem Falle keine praktische Auswirkung auf die Kühlleistung des Gebläses, weil das strömende Medium, also die Luft und die in ihr enthaltene Wärmeenergie, mit hinreichender Geschwindigkeit in Richtung der Zylinderachse transportiert wird. Als akustisch absorbierendes -Material kann beispielsweise Glaswolle, Steinwolle oder ein offenporiger Schaumstoff verwendet werden. Der Schaumstoff kann mit einer Mikrohaut versehen sein, damit die akustisch wichtige Porigkeit nicht durch z. B. Spritzwasser verloren geht.

Der Grad der Schallabsorption ist um so besser, je langer die durch den Ring geführte Luft mit der Zylinderwand Kontakt hat. Deshalb ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Ring so bemessen und angeordnet, daß seine Breitenabmessung auf der - in Strömungsrichtung der Luft gesehen - hinter der Radmittelebene liegenden Seite wesentlich größer ist als die Breitenabmessung auf der vor der Radmittelebene liegenden Seite. Auch die Dicke der akustisch wirksamen Zylinderwand sollte möglichst hohe Werte aufweisen (bestenfalls A/4 oder mehr der zu bekämpfenden Frequenz f = j- ; c = Schallgeschwindigkeit, λ = Wellenlänge). Für den Fall, daß hinter dem Flügelrad keine genügend lange Auslaufstrecke zur Verfügung steht, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Ring in seinem hinteren Bereich zumindest eine· Aussparung aufweist, die ein Abfließen der angesaugten Luft senkrecht zur Zylinderachse ermöglicht. Damit wird ein Luftstau hinter dem Gebläse vermieden.

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Die Aussparung ist dabei vorteilhafterweise so anzuordnen, daß der Luftschall, der natürlich auch durch diese Aussparung austritt, an anderen benachbarten Bauteilen abgebaut wird, beispielsweise durch mehrfache Reflexion und teilweise Absorption, und nicht dort zum Tragen kommt, wo er als störend empfunden wird. Die Aussparung kann in einer Profilierung des in Strömungsrichtung der Luft gesehen hinteren Endbereiches des zylindrischen Ringes oder in einer Anzahl von Öffnungen in der Zylinderwand bestehen.

In manchen Fällen ist vor dem Flügelrad ein Lufteinlauftrichter angeordnet. Der kann zweckmäßigerweise mit einem Flansch versehen sein, auf dem der Absorptionsring befestigt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch und im Schnitt eine Kühlgebläseeinrichtung, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen verwendet wird, um den Luftdurchsatz durch einen Kühler zu vergrößern.

Rechts von dem Kühler 1, d.h. in Strömungsrichtung der Luft gesehen hinter diesem, befindet sich der Lufteinlauftrichter 2, hinter dem das Flügelrad 3 angeordnet ist. Das Flügelrad 3 läuft innerhalb eines zylindrischen Ringes 4 aus akustisch wirksamem offenporigem Schaum. Die Drehachse 5 des Flügelrades 3 fällt mit der Zylinderachse zusammen. Der innere Durchmesser des Ringes 4 ist ni*¹ wenig größer als der Durchmesser des Flügelrades 3· Der zylindrische Ring 4 ist so über dem Flügelrad angeordnet, daß seine Breitenabmessungen 6 bzw. 7 hinter der Flügelradmittelebene 8 wesentlich größer sind als die Breitenabmessung 9 "vor der Radmittelebene 8. Denn die Schallpegelabsenkung ist um so größer, je länger die durchströmende Luft mit dem Ring 4 in Kontakt ist. Da der Schall jedoch erst durch

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die Umströmung der Flügel, also im Bereich der Radmittelebene 8 entsteht, ist es ausreichend, wenn von hier ab in Richtung der Luftströmung 10 sich die Schallabsorptionsfläche erstreckt.

Der Ring 4 ist unterteilt in eine obere Hälfte 4a und eine un-

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tere Hälfte 4b. Die obere Hälfte/ist auf einem am Einlauftrichter 2 befindlichen Flansch 11 befestigt. Die untere Hälfte 4b ist in eine ebenfalls am Lufteinlauftrichter 2 befestigte Halbschale 12 aus Blech geklebt. In nicht allzu großer Entfernung hinter dem Flügelrad befindet sich eine quer zur Strömungsrichtung verlaufende, konstruktiv bedingte Wand 13 die sich z.B. aus der Stirnfläche eines Motors ergibt. Damit infolge der Existenz dieser Wand 13 kein Luftstau hinter dem Flügelrad entsteht, ist aus dem Ring 4 das gestrichelt gezeichnete Stück 14 ausgespart. Die Luft kann somit quer zur anfänglichen Strömungsrichtung 10 abfließen. Die Aussparung I4 ist den jeweiligen Gegebenheiten anzulassen. In der vorliegenden Ausführung ist die Schallabstrahlung nach unten hin geringer als die nach oben.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist insbesondere dazu geeignet, das Außengeräusch von Kraftfahrzeugen zu reduzieren.

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Claims (4)

1. ANSPRÜCHE

   \! 1 J Einrichtung an einem Flügelrad eines Gebläses zur Verringerung des durch die TJmströmung der Flügel hervorgerufenen Luftschalls, insbesondere an einem im Bereich eines Kühlers für eine Brennkraftmaschine befindlichen Flügelrad, gekennzeichnet durch einen am Umfang des Rades (3) in einem geringen radialen Abstand von den Flügelenden angeordneten zylindrischen Ring (4) aus akustisch absorbierendem Material.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (4) so bemessen und angeordnet ist, daß säne Breitenabmessung (6,7) auf der - in Strömungsrichtung (1O) der Luft gesehen - hinter der Radmittelebene (8) liegenden Seite wesentlich größer ist als die Breitenabmessung (9) auf der vor der Radmittelebene (8) liegenden Seite.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der

   ' Ring (4) in seinem hinteren Bereich zumindest eine Aussparung (14) aufweist, die ein Abfließen der angesaugten Luft senkrecht zur Zylinderachse (5) ermöglicht.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (4) auf einem Flansch (11) eines unmittelbar vor dem Flügelrad (3) angeordneten Lufteinlauftrichters (2) befestigt ist.

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