DE4020742A1 - Laufrad fuer einen ventilator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für einen Ventilator, ins­ besondere für einen halbaxial durchströmten Kühllüfter eines Kraftfahrzeugmotors mit einer mit Schaufeln versehenen Nabe.

Laufräder dieser Art sind bekannt (DE-PS 33 04 297). Sie be­ stehen aus mehreren, etwa radial zur Nabenachse auf deren Umfang angeordneten, in der Regel gekrümmten Schaufeln. Die Schaufeln sind dabei in Umfangsrichtung gegeneinander so auf Abstand gesetzt, daß sich ihre aus Gründen der Festigkeit in Umfangsrichtung relativ breit ausgebildeten Schaufelfüße nicht gegenseitig überlappen. Die Anzahl der Lüfterschaufeln ist dadurch beschränkt. Eine im Hinblick auf eine höhere Lüfter­ leistung gewählte Bauart mit mehr Schaufeln bringt bei der Herstellung den Nachteil mit sich, daß solche Laufräder, wenn sie aus Kunststoff einstückig hergestellt werden sollen, nur relativ aufwendig und unter Zuhilfenahme von Werkzeugen mit radialen Schiebern entformt werden können, weil die Anström­ kante einer Schaufel in Axialrichtung die Abströmkante der benachbarten Schaufel überdeckt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß möglichst viele Schaufeln angeordnet werden können, ohne daß die Herstellung zu aufwendig wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Laufrad der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das der Abströmseite zugeordnete Ende der Schaufelflächen im Nabenbereich - in Axialrichtung gesehen - zur Schaufelmitte hin verläuft. Benachbarte Lauf­ schaufeln können daher enger aneinander gesetzt werden. Der Schaufelfuß kann daher in dem Bereich, in dem eine Überdeckung mit dem Schaufelfuß einer benachbarten Schaufel stattfinden würde, in Axialrichtung gesehen, schmaler ausgebildet werden. Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 2 fehlt eine axiale Überdeckung benachbarter Schaufelkanten. Das neue Laufrad läßt sich daher in sehr einfacher Weise axial entformen, so daß zusätzliche radiale Schieberteile für das Herstellungswerkzeug nicht benötigt werden. Es wird daher in einfacher Weise eine einstückige Herstellung eines mit sehr eng benachbarten Schaufeln versehenen Laufrades möglich.

Nach dem Anspruch 3 kann das mit der Abströmkante versehene Ende der Schaufeln im Nabenbereich aus der Schaufelfläche heraus in Axialrichtung abgebogen werden, so daß die gestreckte Länge der an der Nabe befestigten Schaufel zumindest gleich groß bleibt und die Stabilität am Schaufelfuß beibehalten oder sogar erhöht werden kann, ohne daß der Vorteil des axialen Entformens entfällt. Vorteilhaft kann nach Anspruch 4 die radiale Länge des zur Schaufelmitte hin verlaufenden Schaufel­ endes dem Totwasserbereich der Nabenabströmung etwa ent­ sprechen. Insbesondere die Kühllüfter für Kraftfahrzeugmotoren wirken halbaxial, und es entsteht an der Hinterkante der Schaufeln und der zylindrischen Nabe ein Totwasserbereich, in dem ohnehin die Schaufelwirkung nur minimal ist. Da das Schaufelende in diesen Bereich zur Schaufelmitte hin verläuft, werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung im Hinblick auf die Lüfterleistung und den Wirkungsgrad keine nennenswerten Nachteile eingehandelt.

Nach Anspruch 5 ist es vorteilhaft, in diesem Totwasserbereich zusätzlich mindestens eine Verstärkungsrippe am Schaufelfuß angreifen zu lassen, die ebenfalls die Strömung nicht beein­ flußt und dann, wenn sie nach Anspruch 6 axial angeordnet wird, auch weiterhin ein axiales Entformen des Schaufelrades ermög­ licht. Nach Anspruch 7 kann eine solche Verstärkungsrippe mit dem axial verlaufenden Schaufelende und ggf. auch noch mit weiteren axialen Verstärkungsrippen durch eine etwa an der Grenze des Totwasserbereiches verlaufende, von der Nabenvorder­ kante nach hinten schräg ansteigende Wand verbunden sein. Diese Ausgestaltung ergibt eine erhebliche Verstärkung des Schaufel­ fußes, ohne daß der Vorteil einer axialen Ausformung beeinflußt wird. Auch diese Verbindungswand muß zu diesem Zweck axial verlaufen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbei­ spieles dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Laufrades in der Axialrichtung,

Fig. 2 die Teilansicht des Laufrades der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II,

Fig. 3 den Schnitt längs der Zylinderfläche III-III der Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Strömungsverlaufes im Bereich der Nabe des Laufrades,

Fig. 5 eine Radialansicht einer Schaufel eines Laufrades in einer abgewandelten Ausführungsform und

Fig. 6 die Ansicht des Schaufelfußes der Schaufel der Fig. 5 in Axialrichtung gemäß dem Pfeil VI gesehen.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Laufrad für den Kühllüfter eines Kraftfahrzeugmotores schematisch und teilweise gezeigt, das aus einer zylindrischen Nabe (1) und aus mehreren am Umfang dieser Nabe angeordneten Lüfterschaufeln besteht, von denen nur zwei, die Lüfterschaufel (2) und die Lüfterschaufel (3), gezeigt sind. Diese Lüfterschaufeln besitzen, wie Fig. 1 zeigt, im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Vorder- und Hinterkanten (4, 4′ bzw. 5, 5′), damit ihre wirksame Schaufel­ fläche und der an der Nabe befestigte Schaufelfuß möglichst groß sind. Wie Fig. 2 erkennen läßt, würde sich daher die An­ strömkante (4′) der Lüfterschaufel (3) und die Abströmkante (5) der Lüfterschaufel (2) im Bereich des Nabenumfanges im schraf­ fiert angedeuteten Bereich (a) axial überlappen. Sollen daher solche Laufräder aus Kunststoff einstückig hergestellt werden, ist das nur mit Werkzeugen möglich, die radiale Schieber besitzen, damit das Laufrad in diesem Überlappungsbereich (a) entformt werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Laufrad gemäß den Fig. 1 bis 3 ist vorgesehen, daß das der Abströmseite zugeordnete Ende (5a) der Schaufelfläche (6) im Bereich des Umfanges der Nabe (1) zu der strichpunktiert angedeuteten Schaufelmitte (7) hin abgeknickt ist. Die Abströmkante endet daher an der auf dem Nabenumfang mit (15) bezeichneten Stelle. Der Überlappungsbereich (a) entfällt, und es wird in einfacher Weise möglich, ein solches Laufrad ausschließlich axial zu entformen. Die Herstellungswerk­ zeuge werden dadurch wesentlich einfacher und der Entformungs­ vorgang auch.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Abknicken des der Abströmseite zugeordneten Endes der Schaufelfläche (6 bzw. 6′) dadurch erreicht worden, daß das mit der Abströmkante (5) ver­ sehene Ende der Schaufeln (2 bzw. 3) aus der Schaufelfläche (6, 6′) heraus im Nabenbereich in Axialrichtung abgebogen ist, so daß es, wie Fig. 3 zeigt, nicht zu einer axialen Überdeckung der Anströmkante (4′) der Laufschaufel (3) und der Abströmkante (5) der Laufschaufel (2) im Bereich des Nabenumfanges kommt. Natürlich wäre es möglich, aus der Schaufelfläche (6) im Nabenbereich einen Abschnitt herauszutrennen, der etwa dem Überlappungsbereich (a) entspricht, so daß auch dann die axiale Überdeckung vermieden ist. Ein solches Abtrennen aber führt, wie Fig. 1 ohne weiteres deutlich macht, zu einer Schwächung des Schaufelfußes, was durch das axiale Abknicken der Abström­ kante (5) gemäß Fig. 3 weitgehend vermieden werden kann. Die (gestreckte) Gesamtlänge des Schaufelfußes bleibt gegenüber herkömmlichen Bauarten zumindest gleich.

Die Fig. 4 zeigt schematisch, daß Laufräder der geschilderten Gattung, die in der Regel hinter dem Motorkühler und vor dem Motorblock angeordnet sind, eine Halbaxialströmung erzeugen, deren Grenzfläche (9) etwa kegelartig verläuft. An der zylind­ rischen Nabe (1) ergibt sich aufgrund der Nabenablösung ein sich von der Anströmseite her nach hinten verbreiternder Totwasserbereich (8). Der in Axialrichtung gesehen zur Schaufelmitte hin gerichtete Verlauf des Endes (5a) der Ab­ strömkante (5) der Laufschaufeln (2 bzw. 3) wird nun so be­ messen, daß er die Grenzfläche (9) des Totwasserbereiches (8) nicht überschreitet. Ist dies der Fall, dann bewirkt das Abknicken der Abströmkante (5) auch keine nennenswerte Ver­ schlechterung des Lüfterwirkungsgrades oder der Lüfterleistung. Es wird auch möglich, wie dies in der Fig. 4 schematisch ange­ deutet ist, in diesem Totwasserbereich (8) und am Schaufelfuß noch zusätzliche Verstärkungsrippen (10) anzuordnen, ohne daß die Strömungsverhältnisse nennenswert beeinflußt werden.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Ab­ strömkante (5) der Laufschaufel (2′) in ähnlicher Weise im Be­ reich der Nabe (1) in Axialrichtung gesehen zur Schaufelmitte hin verläuft, wie das schon anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert worden ist. Die Ausgestaltung nach den Fig. 5 und 6 sieht allerdings kein axiales Abbiegen der Abströmkante (5) der Schaufel (2′) vor, sondern trennt aus der Schaufelfläche (6′), wie vorher erwähnt, lediglich den Bereich des Schaufelfußes ab, der sonst zu einer axialen Überlappung mit der benachbarten Laufschaufel (3′) geführt hätte. Um in diesem Fall die Schwächung des Schaufelfußes auszugleichen, sind mehrere axial verlaufende Verstärkungsrippen (11, 12 und 13) vorgesehen, die untereinander durch eine Wand (14) verbunden sind, die etwa von der Schaufelmitte (7) aus in den Abströmbereich herein und ebenfalls axial gerichtet verläuft und dabei die Grenzfläche (9) des Totwassers (8) nicht überschreitet. Diese Ausgestaltung ergibt einen äußerst stabilen Schaufelfuß. Sie erlaubt dennoch in einfacher Weise das axiale Entformen, was auch aus Fig. 6 sehr deutlich wird, und sie beeinflußt nicht die Lüfter­ leistung. Die Verstärkungsrippe (13) könnte natürlich auch mit einem abgebogenen Ende der Schaufel zusammenfallen, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist.

Die Abströmkante (5) endet - wie bei der anderen Ausführung nach Fig. 1 bis 3 - bei dieser Ausführungsform an der Stelle (15) am Umfang der Nabe (1′). Das Ende (5a) der Abströmkante (5) beginnt dabei etwa an der Stelle (16), wo die zunächst noch etwa zur Anströmkante (4) parallele Abströmkante (5) zur Laufradmitte (7) hin in den zur Schaufelmitte hin verlaufenden Teil (5a) übergeht. Dies entspricht der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3.

Wie in der Fig. 5 angedeutet ist, könnte auch vorgesehen werden, auf der von der Wand (14) und den Rippen (11 bis 13) abgewandten und der Anströmrichtung (19) zugewandten Saugseite Verstärkungsrippen (17, 18) vorzusehen, die ähnlich wie die Rippen (11 bis 13) auf der Druckseite, durch eine gemeinsame Wand (20) abgedeckt sein können. Diese Schaufelfußverstärkung kann zusätzlich oder anstelle der Verstärkung durch die Rippen (11 bis 13) vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung bringt natürlich nicht nur Vorteile bei Lüfterschaufeln der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Art. Sie kann auch bei sichelartig von einer Nabe aus nach außen verlaufenden Schaufeln vorgesehen sein.

Claims (8)

1. Laufrad für einen Ventilator, insbesondere für einen halbaxial durchströmten Kühllüfter eines Kraftfahrzeugmotors mit einer mit Schaufeln (2, 3, 2′, 3′) versehenen Nabe (1), dadurch gekennzeichnet, daß das der Abströmseite zugeordnete Ende (5a) der Schaufelfläche (6, 6′) im Nabenbereich in Axial­ richtung gesehen zur Schaufelmitte (7) hin verläuft.

2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Lüfterschaufeln (2, 3, 2′, 3′) so angeordnet sind, daß sich das Ende (5a) einer Schaufel (2) und die Anströmkante (4′) der benachbarten Schaufel (3) in Axialrichtung nicht überdecken.

3. Laufrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das mit der Abströmkante (5) versehene Ende (5a) der Schaufeln (2, 3) im Nabenbereich aus der Schaufelfläche (6) heraus in Axialrichtung umgebogen ist.

4. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer zylindrischen Nabe, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Länge des zur Schaufelmitte hin verlaufenden Endes (5a) der Abströmkante (5) dem Totwasserbereich (8) der Nabenabströmung etwa entspricht.

5. Laufrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Totwasserbereich (8) zusätzlich mindestens eine Verstärkungs­ rippe (10, 11, 12, 13, 17, 18) am Schaufelfuß angreift.

6. Laufrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsrippen (11, 12, 13, 17, 18) axial verlaufen.

7. Laufrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsrippen (11, 12, 13, 17, 18) durch eine in Umfangsrichtung etwa an der Grenzfläche (9) des Totwasser­ bereiches (8) verlaufende Wand (14, 20) untereinander verbunden sind.

8. Laufrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und Unterseite der Wand (14, 20) in Axialrichtung verlaufen.