DE69105703T2

DE69105703T2 - Mundstückummantelung für Axiallüfter.

Info

Publication number: DE69105703T2
Application number: DE69105703T
Authority: DE
Inventors: Yehia Mahmoud Amr
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1990-12-14
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2011-12-10
Also published as: EP0490308A1; KR950009063B1; US5248224A; KR920012761A; BR9105385A; JPH086717B2; ES2064864T3; AU650308B2; DE69105703D1; JPH04276199A; MY107006A; MX9102560A; EP0490308B1; AR247005A1; AU8976591A

Description

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf den Entwurf und Aufbau von Abdeckblechen für Blattlüfter mit axialem Fluß. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Abdeckblech für den Lüfter, der Luft durch das Gehäuse zirkuliert, das den Kompressor und den äußeren Wärmetauscher beherbergt, was in der Industrie unter "getrennte" Klimaanlagensysteme (einschl. der Wärmepumpe) bekannt ist.
Die Effizienz und die Reduzierung der abgestrahlten Lärmpegel sind Aufgaben beim Entwurf und dem Aufbau aller Komponenten eines Klimaanlagensystems.
Zur Verbesserung der aerodynamischen Effizienz eines Lüfters mit einem mit einer Öffnung versehenen Abdeckblech ist es aus der US-A-1,752,427 bekannt, einen Beschleunigungskegel mit Rand, der mit einem Verzögerungskegel kombiniert ist, zu verwenden.
Gemäß der Offenbarung des oben erwähnten Dokuments ist der Lüfter jedoch außerhalb des Beschleunigungskegels angeordnet und der Verengungsabschnitt, an dem der Beschleunigungs- und Verzögerungskegel zusammentreffen, ist kleiner als der Durchmesser des Lüfters.
Wie es durch die Formel, die in der Beschreibung auf Seite 1, Zeile 80 offenbart ist, bestätigt wird, ist die Konfiguration des Einlasses des Beschleunigungskegels mit Rand überdies nicht ellipsoidisch.
Ein weiteres Beispiel der Technologie, die ein aerodynamisch verbessertes Abdeckblech zum Erreichen eines ruhigen Betriebs eines Lüfters verwendet, ist in US-A-2,554,602 gezeigt.
Dieses Dokument enthält jedoch keine Lehre bezüglich der Konfiguration des Abdeckblechs, außer daß das Abdeckblech in der Form eines hohlen Kreisrings ist, der durch den komplementären Verschluß eines äußeren Rings, der im wesentlichen die Form der Oberfläche einer sphärischen Zone hat, und eines inneren Rings, der einen glockenförmigen Kreisring umfaßt, gebildet wird.
Überdies verläuft die Richtung des Luftflusses bei der Vorrichtung, die in der US-A-2,554,602 gezeigt ist, von einem Einlaßabschnitt zu einem Auslaßabschnitt des Abdeckblechs, bei der dem Einlaßabschnitt größer ist als der Auslaßabschnitt.
Die oben erwähnten Beispiele der bekannten Technologie sind nicht zur Reduzierung des Lärms eines Klimaanlagensystems geeignet und können auch nicht in der Umgebung eines Klimaanlagensystems, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, verwendet werden.
Der Luftflußlärm ist ein Hauptbeitrag zu dem gesamt abgestrahlten Lärm, der durch eine Anzahl von Komponenten des typischen Klimaanlagensystems erzeugt wird. Eine solche Komponente ist der Lüfter, der Luft durch das äußere Gehäuse und über den Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher, der in dem Gehäuse enthalten ist, bewegt.
Der genaue Betrieb des Klimaanlagensystems erfordert eine minimale Flußrate von Luft über den äußeren Kühlmittel- Luft-Wärmetauscher. Die gesamte Luftflußrate durch das äußere Gehäuse und daher über den Wärmetauscher ist eine Funktion der effektiven Fläche, die durch den Lüfter überstrichen wird, und der Durchschnittsgeschwindigkeit der Luft durch den Lüfter. Im allgemeinen erhöht sich der durch den Lüfter abgestrahlte Lärmpegel mit zunehmender Luftflußgeschwindigkeit durch den Lüfter. Es ist deshalb eine Aufgabe beim Entwurf des äußeren Gehäuses, den erforderlichen Luftfluß durch das Gehäuse zu erreichen, während die Luftflußgeschwindigkeit und folglich der durch den Lüfter abgestrahlte Lärmpegel auf einem Minimum gehalten wird. Um diese Aufgabe zu erreichen, würde ein Entwickler zuerst eine Erhöhung der Lüftergröße in Betracht ziehen. Andere Entwurfsüberlegungen, wie z.B. die Minimierung der Gesamtabmessungen und Kosten des Gehäuses, stehen einer solchen einfachen Lösung entgegen und erfordern, daß andere, höher entwickelte Maßnahmen ergriffen werden, um die Lüftereffizienz zu verbessern und folglich den Lärm zu reduzieren.
Andere Überlegungen erschweren das Problem des Entwicklers. Um die Gesamthöhe der Einheit zu minimieren, sind der äußere Gehäuselüfter und Motor häufig zwischen den gewickelten Kuhlmittelröhren des Wärmetauschers in einen ringförmigen Raum eingelassen. Der Entwickler muß den Lüfter und dessen zugeordnete Abdeckung derart konfigurieren, daß über die obersten Röhrenwicklungen des Wärmetauschers zumindest etwas Luftfluß existiert, so daß die effektive Wärmeübertragungsfläche des Wärmetauschers beibehalten wird. Sicherheit, Ästhetik und andere Betrachtungen erfordern es, daß ein Abdeckgitter auf der Oberseite der Einheit über dem Auslaß des Lüfters befestigt ist. Der Luftflußlärm des Gitters ist ein Beitrag zum gesamt abgestrahlten Lärm aus dem Gehäuse. Dieser Lärm, wie der Lärm durch den Lüfter selbst, kann durch Reduzieren der maximalen Luftgeschwindigkeit am Gitter reduziert werden.
Alle obigen Probleme werden durch die Erfindung gemäß den beiliegenden Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung betrifft ein Lüfterabdeckblech, das ungetrennte Luftflüsse von allen Teilen des Gehäuses, einschließlich des Abschnitts der Wärmetauscherwicklung, die ganz oben in dem Gehäuse angeordnet ist, in den Lüfter und aus dem Gehäuse durch den Lüfterausgang unterstützt.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist das Lüfterabdeckblech im allgemeinen ein torisches Bauglied, das, wenn es installiert ist, den Lüfter umgibt. Das Abdeckblech hat, wenn es durch eine Ebene durch die Erzeugungsachse des torischen Bauglieds geschnitten wird, einen Querschnitt, der in der Fläche der Einlaßverengung des Abdeckblechs im wesentlichen ellipsoidisch ist und dann in Richtung des Ausgabeendes des Abdeckblechs konvergiert und sich verjüngt.
Das Abdeckblech kann aus irgendeinem einem geeigneten Material hergestellt sein, es ist aber insbesondere auf die Herstellung aus einem Kunststoffmaterial z.B. durch das Blasformverfahren angepaßt.
Die beiliegenden Zeichnungen sind ein Teil der Beschreibung. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente.
Fig. 1A ist eine geschnittene Draufsichtdarstellung des oberen Abschnitts des äußeren Gehäuses eines getrennten Klimaanlagensystems, das ein bekanntes Lüfterabdeckblech verwendet, das eine zurückgesetzte, scharfkantige Lüfteröffnung aufweist.
Fig. 1B ist eine geschnittene Draufsichtdarstellung des oberen Abschnitts des äußeren Gehäuses eines getrennten Klimaanlagensystems, das ein bekanntes Lüfterabdeckblech verwendet, das eine umgekehrt konisch erweiterte Lüfteröffnung aufweist.
Fig. 2 ist eine geschnittene Draufsichtdarstellung des oberen Abschnitts eines äußeren Gehäuses eines getrennten Klimaanlagen- oder Wärmepumpensystems, das ein Lüfterabdeckblech verwendet, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet.
Fig. 3 ist eine Darstellung der ebenen geschlossenen Kurve, die, wenn sie um eine Erzeugungsachse rotiert wird, einen Toroid erzeugt, der die Prinzipien der Erfindung ausführt.
Fig. 4 ist eine geschnittene Draufsichtdarstellung des Lüfterabdeckblechs der vorliegenden Erfindung, das um einen Blattlüfter mit axialem Fluß herum installiert darstellt ist.
Figuren 1A und 1B zeigen in geschnittenen Draufsichtdarstellungen die oberen Abschnitte des äußeren Gehäuses eines getrennten Klimaanlagensystems mit zwei unterschiedlichen Arten von bekannten mit einer Öffnung versehenen Abdeckblechen, von denen jedes um einen zurückgesetzten Lüfter herum befestigt ist. Sowohl Fig. 1A als auch 1B zeigt ein äußeres Gehäuse 10A oder 10B mit einem luftdurchlässigen Gehäuse 15, das einen Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher 11 beherbergt, der eine Röhre oder gewickelte Röhren umfaßt und einen zentralen Hohlraum umgibt, der den Systemkompressor (nicht gezeigt) und andere Systemkomponenten enthalten kann. Ein Lüftermotor 12, der an einer Motorbefestigungsvorrichtung und an einer Gittervorrichtung 14 befestigt ist, treibt die Lüfter 13.
Fig. 1A zeigt ein Abdeckblech und eine Öffnungsanordnung 16A, die vom zurückgesetzten, scharfkantigen Typ ist. Fig. 1B zeigt das Abdeckblech und die Öffnungsanordnung 16B, die vom zurückgesetzten, entgegengesetzt konisch erweiterten Typ ist.
Wie es durch die Flußpfeile in Figuren 1A und 1B gezeigt ist, zieht der Lüfter 13 Luft von dem äußeren Gehäuse 10A oder 10B durch das luftdurchlässige Gehäuse 15, über den Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher 11 durch den Lüfter 13 und aus der Einheit durch die Motorbefestigungsvorrichtung und die Gitteranordnung 14. Das Abdeckblech und die Öffnungsanordnungen 16A oder 16B richten den Luftfluß in Richtung des Einlasses des Lüfters 13 und ermöglichen zumindest etwas Luftfluß über den Abschnitt des Wärmetauschers 11, der höher liegt als die Vorderkante des Lüfters 13.
Die Flußpfeile in Fig. 1A zeigen ebenfalls die getrennten Flußregionen beim und flußmäßig nach dem Einlaß des Abdeckblechs und der scharfkantigen Öffnungsanordnung 16A. Die Wirkung dieser Luftflußtrennung besteht darin, den freien Fluß von Luft aus dem Lüfter 13 zu verhindern, wodurch die effektive Auslaßfläche und die Effektivität des Lüfters reduziert wird. Um die erwünschte Luftflußrate durch den Lüfter zu erreichen, ist es dort, wo diese Region des getrennten Flusses existiert, folglich erforderlich, daß die axiale Luftflußgeschwindigkeit größer sein muß, mit einer folglich erhöhten Lüftergeschwindigkeit oder einem erhöhten Blattabstand, was beides zu einem höheren Lärmpegel führt. Aufgrund ihres Aufbaus, ihrer Ausrichtung und Anordnung innerhalb des Gehäuses sammeln das Abdeckblech und die Öffnungsanordnung 16A leicht Unrat und Wasser an, was den Luftfluß durch ihr Gehäuse sowohl weiter unterbricht als auch andere unerwünschte Konsequenzen hat.
Die Flußpfeile in Fig. 1B zeigen eine weitere Darstellung, wie der Entwurf von bekannten Abdeckblech- und Öffnungsanordnungen zu höheren Lärmpegeln durch die Reduzierung der Effizienz der Lüfter, die mit diesen verwendet werden, beitragen kann. Die Öffnung des Abdeckbleches und die umgekehrt konisch erweiterte Öffnung 16C machen es notwendig, daß sich Luft, die von dem obersten Abschnitt des Kühlmittel-Luft- Wärmetauschers 11 in den Lüfter 13 fließt, um fast 180º beim Eintreten in die Öffnung drehen muß. Diese abrupte Richtungsänderung führt zu einer Flußtrennung in der Nähe der Lüfterblattspitzen. Diese Trennung verursacht ihrerseits eine hohe Belastung der Blattspitze, Verluste an der Spitze, Wirbel an der Spitze und eine Reduzierung des effektiven Blattdurchmessers, was alles zu einer reduzierten Lüftereffektivität führt.
Fig. 2 zeigt in einer geschnittenen Draufsichtdarstellung den oberen Abschnitt des äußeren Gehäuses 20 eines getrennten Klimaanlagensystems, das mit einem mit einer Öffnung versehenen Abdeckblech 26 ausgerüstet ist. Das Abdeckblech ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut und um den zurückgesetzten Lüfter 13 herum befestigt. Das äußere Gehäuse 20 hat ein luftdurchlässiges Gehäuse 25, das den Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher 21 einschließt, der eine Röhre oder gewickelte Röhren umfaßt, und einen zentralen Hohlraum umgibt, der den Systemkompressor (nicht gezeigt) oder andere Systemkomponenten enthalten kann. Ein Lüftermotor 22, der auf einer Motorbefestigungsvorrichtung und einer Gitteranordnung 24 befestigt ist, treibt den Lüfter 23 an.
Fig. 3 zeigt die ebene geschlossene Kurve, die, wenn sie um eine Erzeugungsachse rotiert wird, einen Toroid erzeugen wird, der die Prinzipien eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ausführt. Fig. 3 zeigt bestimmte zusätzliche Abmessungen und Merkmale, die die folgende detaillierte Beschreibung des mit einer Öffnung versehenen Abdeckblechs 26 vereinfachen werden.
Fig. 4 ist eine geschnittene Draufsichtdarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 zeigt ein mit einer Öffnung versehenes Abdeckblech 26, einen Lüftermotor 22 und einen Lüfter 23 und stellt bestimmte Abmessungen und Merkmale dar, die die folgende detaillierte Beschreibung des mit einer Öffnung versehenen Abdeckblechs 26 weiter vereinfachen wird. Die Flußpfeile in Fig. 4 zeigen die Richtung des Luftflusses durch das mit einer Öffnung versehene Abdeckblech 26 und definieren das flußaufwärtsliegende oder Einlaßende und das flußabwärtsliegende oder Auslaßende des Abdeckblechs 26. Aufgrund der herkömmlichen Anordnung in dem äußeren Gehäuse eines getrennten Klimaanlagensystems kann das Einlaßende des Abdeckblechs 26 ebenfalls als dessen unteres Ende und auf ähnliche Weise das Auslaßende als dessen oberes Ende bezeichnet werden. Die dargestellte Ausrichtung des Abdeckblechs 26 hat ansonsten keine besondere Bedeutung.
Ein mit einer Öffnung versehenes Abdeckblech, das gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, kann als eine Wandstruktur beschrieben werden, die bezüglich ihrer Form wie die Oberfläche ist, die durch Drehen einer krummlinigen ebenen Linie um eine koplanare Erzeugungsachse erzeugt wird, die mit der Rotationsachse des Lüfters zusammenfällt, mit dem das Abdeckblech zusammenwirken soll. Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die krummlinige ebene Linie eine ebene geschlossene Kurve und die Oberfläche, die durch Drehung der geschlossenen Kurve erzeugt würde, würde deshalb ein Toroid sein. Einige der Abmessungen des Lüfters und des Gehäuses, mit denen das torische Abdeckblech verwendet werden wird, bestimmen dessen Form und Abmessungen. In einer Ebene senkrecht zu seiner Erzeugungsachse ist das Abdeckblech im wesentlichen rund oder ringförmig.
In Figuren 3 und 4 ist die ebene geschlossene Kurve C, die das torische Abdeckblech 26 erzeugen wird, in dem Teil der Kurve, Kurvensegment Si, das einen Einlaßabschnitt 32 des Abdeckblechs 26 erzeugen wird, im wesentlichen ellipsoidisch. Der Ellipsoid hat eine Hauptachse AM und eine Nebenachse Am. Die Hauptachse AM ist parallel zu der Erzeugungsachse Ag. Der Punkt M ist der Schnittpunkt des Ellipsoids mit dessen Hauptachse an der unteren, oder flußabwärtsliegenden Seite des Ellipsoids und ebenfalls der Punkt auf der Kurve, der, wenn er rotiert wird, die Vorderkante 33 des Abdeckblechs 26 definiert. Der Punkt m ist der Schnittpunkt des Ellipsoids mit seiner Nebenachse auf der Seite des Ellipsoids, die in Richtung der Erzeugungsachse Ag zeigt, und ist ebenfalls der Punkt auf der Kurve, der, wenn er rotiert wird, eine Durchlaßöffnung 31, oder einen Abschnitt mit minimalem Durchmesser, des Abdeckblechs 26 definieren wird. Der Punkt E ist der Punkt auf der Kurve, der, wenn er rotiert wird, eine Hinterkante 35 des Abdeckblechs 26 definieren wird. Die axiale Entfernung von Punkt M zu Punkt E ist H&sub0;.
In Fig. 4 hat das torische Bauglied einen Verengungsdurchmesser Dt und einen Durchmesser am Auslaßende Do. Der Lüfter, für den das mit einer Öffnung versehene Abdeckblatt 26 entworfen ist, um mit diesem zusammenzuarbeiten, hat eine Rotationsachse Ar und einen maximalen Blatt- oder Überstreich-Durchmesser Df. Die Rotationsachse Ar fällt mit der Erzeugungsachse Ae der ebenen geschlossenen Kurve C (Fig. 3) zusammen. Die axiale Tiefe von der Vorderkante bis zu der Hinterkante des Lüfterblattes, die an einem Punkt auf dem Blatt gemessen ist, der von der Lüfterrotationsachse Ar vier Zehntel (0,4) des Überstreich-Durchmessers Df entfernt ist, beträgt Hf.
Bei einem mit einer Öffnung versehenen Abdeckblech, das die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung verwendet, sollte die Nebenachse des Ellipsoids im Bereich von acht bis fünfzehn Hundertstel (0,08 bis 0,15) mal dem Lüfter-Überstreich-Durchmesser liegen, oder
Am = (0,08 bis 0,15) Df
Das Längenverhältnis (Verhältnis der Haupt- zur Nebenachse) des Elipsoids sollte in dem Bereich von eineinhalb bis dreieinhalb (1,5 bis 3,5) liegen, oder
AM = (1,5 bis 3,5) Am, und
die axiale Tiefe des Abdeckblechs sollte die große Halbachse des Ellipsoids plus einhalb bis zweieinhalb (0,5 bis 2,5) mal der axialen Tiefe des Lüfters betragen, oder
HO = AM / 2 + (0,5 bis 2,5) Hf.
Für das optimale Verhalten sollte der Freiraum zwischen den Lüfterblattspitzen und dem Abdeckblech minimal sein, theoretisch Null. In der Praxis ist es jedoch aufgrund der Schwierigkeiten bei der Herstellung eines Lüfters, dessen Blätter alle die gleiche Länge haben, und einer Abdeckblechöffnung, die perfekt rund ist, beim Ausgleichen des Lüfters und Zentrieren des Lüfters innerhalb des Abdeckblechs nahezu unmöglich eine Lüfter- und Abdeckblechanordnung herzustellen, zu liefern, zu installieren und zu betreiben, die einen Freiraum von nahezu Null hat. Deshalb muß etwas Freiraum zwischen den Lüfterblattspitzen und der Abdeckblechöffnung vorgesehen sein. Es wurde herausgefunden, daß das mit einer Öffnung versehene Abdeckblech der vorliegenden Erfindung optimale Ergebnisse erzeugt, wenn der Blattspitzenfreiraum Cf etwa fünf bis fünfzehn Tausendstel (0,005 bis 0,015) des Überstreich-Durchmessers des Lüfters beträgt, oder
Cf = (Dt - Df) / 2 = (0,005 bis 0,015) Df, wobei
folglich der Verengungsdurchmesser des Abdeckblechs Eins und zehn Tausendstel bis Eins und dreißig Tausendstel (1,010 bis 1,030) mal dem Überstreich-Durchmesser des Lüfters sein sollte, oder
Dt = (1,010 bis 1,030) Df.
Der Durchmesser des Auslaßendes des Abdeckblechs, Do, wird durch die Abmessungen und die Konfiguration des äußeren Gehäuses, des Auslaßgitters und durch andere Entwicklungsüberlegungen bestimmt. Do sollte so groß sein, wie es andere Abmessungen und Überlegungen ermöglichen werden.
Tests eines Lüfters mit einem Abdeckblech, das mit physikalischen Charakteristika, die den Parametern innerhalb der obigen Bereiche entspracheen, d.h. Am = 0,1Df, AM/Am = 2,5, HO = AM/2 + 1,8Hf und Dt = 1,02 Df, aufgebaut wurde, zeigte Ergebnisse, die eine Reduzierung der Tonleistungspegel von 7 dBa anzeigte, verglichen mit den Lärmpegeln eines typischen Abdeckblechs nach dem Stand der Technik.
Die Konfiguration der inneren und der äußeren Wand flußabwärts des ellipsoidischen Einlaßendes (im Querschnitt) stellt bezüglich dem Verhalten des Abdeckblechs kein wichtiges Merkmal dar. Tatsächlich ist es nicht notwendig, daß eine innere Wand flußabwärts der Durchlaßöffnung existiert. Eine solche Konfiguration würde doch an den selben Nachteilen, Z.B. Unrat- und Wasseransammlung, leiden, wie das Abdeckblech nach dem Stand der Technik, das in Fig. 1A dargestellt ist und oben beschrieben wurde. Die ebene geschlossene Kurve C, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist eine Konfiguration, die, wenn sie um die Erzeugungsachse Ag rotiert wird, zu einer torischen Form für ein Abdeckblech führt, das die erwünschten Luftflußcharakteristika hat, und ästhetisch ansprechend ist.
Das Kurvensegment Se wird, wenn es rotiert wird, die äußere Wand 34 des Abdeckblechs 26 bilden. Die Konfiguration der äußeren Wand stellt kein besonders wichtiges Merkmal bezüglich des Luftflußverhaltens des Abdeckblechs dar. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist Se eine gerade Linie von dem Auslaßende, das durch den Punkt E, tangential zu dem Ellipsoid auf der Seite des Ellipsoids, die von der Erzeugungsachse abgewandt ist, definiert ist. Das Kurvensegment Se wird, wenn es rotiert wird, eine innere Wand 36 des Abdeckblechs 26 erzeugen. Die genaue Konfiguration der inneren Wand stellt bezüglich des Luftflußverhaltens des Abdeckblechs kein wichtiges Merkmal dar. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist Sd der Bogen eines Kreises mit einem Radius R und einem Mittelpunkt C, der auf der Nebenachse Am des Ellipsoids liegt, die sich von der Erzeugungsachse Ag weg erstreckt, und der den Punkt E und den Punkt m verbindet, wobei der Punkt m der Schnittpunkt des Ellipsoids mit der Nebenachse Am auf der Seite des Ellipsoids ist, die der Erzeugungsachse Ag beim Punkt T zugewandt ist. Eine weitere befriedigende Konfiguration für die innere Wand (nicht gezeigt) ist die Oberfläche, die durch Rotation einer geraden Linie vom Punkt E tangential zu dem Ellipsoid auf der Seite des Ellipsoids, die der Erzeugungsachse Ag zugewandt ist, erzeugt wird.
Die Beschreibung der gesamten Öffnungswand als eine Oberfläche, die durch Rotation einer Linie um eine Achse erzeugt wird, wie es in der obigen Beschreibung durchgeführt wurde, erfolgt primär zur Vereinfachung und Erleichterung der Erklärung. Der Einlaßabschnitt, einschl. der Vorderkante und der Durchlaßöffnung der Öffnungswand muß notwendigerweise kreisförmig sein, um eine enge Anpassung um den Lüfter, mit dem die Öffnung verwendet wird, zu erreichen, aber der Auslaßabschnitt und die Hinterkante der Wand müssen nicht kreisförmig sein. Genauso befriedigend ist eine Konfiguration, bei der die Hinterkante nicht kreisförmig ist, sondern eine andere Form hat, z.B. im wesentlichen quadratisch oder rechteckig, was geeigneter sein kann, wenn es erwünscht ist, das mit einer Öffnung versehene Abdeckblech an ein äußeres Gehäuse anzupassen, das nicht kreisförmig ist. In allen Fällen sollte die Fläche, die durch die Hinterkante eingeschlossen wird, in Übereinstimmung mit anderen Entwurfsüberlegungen so groß wie möglich sein. Der Auslaßabschnitt der Öffnungswand sollte von der Durchlaßöffnung zu der Hinterkante weich übergehen, wobei keine Querschnittsfläche, die in der Ebene normal zu der Rotationsachse des Lüfters angenommen ist, in dem Auslaßabschnitt der Öffnung kleiner ist als die Querschnittsfläche der Öffnungsverengung. Es ist ebenfalls nicht notwendig, daß die Ebene, die die Vorderkante der Öffnung enthält, parallel zu der Ebene ist, die die Hinterkante der Öffnung enthält, nachdem eine Abweichung von einer solchen Parallelität das Verhalten der Öffnung nicht nachteilig beeinflußt.
Das Abdeckblech der vorliegenden Erfindung kann aus irgendeinem geeigneten Material durch irgendeinen geeigneten Prozeß hergestellt sein. Ein solches Material ist ein Kunststoff, wie z.B. Polyethylen. Ein geeigneter Herstellungsprozeß für ein torisches Kunststoffabdeckblech ist das Blasformen. Ein blasgeformtes torisches Abdeckblech würde hohl sein und deshalb gewichtsmäßig leichter sein, weniger Material erfordern und kostengünstiger sein als ein solides Abdeckblech, das aus demselben Material hergestellt wird, hätte aber dasselbe Luftflußverhalten.
Die obige Beschreibung dient lediglich darstellerischen Zwecken und ist nicht beschränkend. Lediglich die folgenden Ansprüche beschränken den Umfang der beanspruchten Erfindung.

Claims

1. Ein mit einer Öffnung versehenes Abdeckblech (26) zur Verwendung mit einem Lüfter mit axialem Fluß mit einer Rotationsachse (Ar), das eine Wandstruktur mit folgenden Merkmalen umfaßt:

eine Durchlaßöffnung (31),

einen Einlaßabschnitt (32) mit einer Vorderkante,

einen äußeren Abschnitt (34), und

einer Hinterkante (35), die bezüglich des axialen Flusses von der Durchlaßöffnung flußabwärts liegt,

wobei die Wandstruktur in der Form der Oberfläche ist, die durch Rotation einer krummlinigen planaren Linie um eine koplanare Erzeugungsachse, die mit der Rotationsachse zusammenfällt, erzeugt wird,

gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die krummlinige planare Linie folgende Merkmale aufweist:

ein ellipsoidisches Segment (Se), wobei das ellipsoidische Segment folgende Merkmale aufweist:

eine Nebenachse (Am) und eine Hauptachse (Am), wobei die Hauptachse zu der Rotationsachse parallel ist, die, wenn sie um die Erzeugungsachse rotiert wird, den Einlaßabschnitt erzeugt,

einen ersten Punkt (m) am Schnittpunkt des Ellipsoids mit der Neben-Erzeugungsachse, der ein Ende definiert, das, wenn es um die Erzeugungsachse rotiert wird, die Durchlaßöffnung erzeugt,

einen zweiten Punkt (E), der ein Ende definiert, das, wenn es um die Erzeugungsachse rotiert wird, die Hinterkante und ein äußeres Segment (Se) erzeugt, das die Seite des Ellipsoids, die von der Erzeugungsachse abgewandt ist, mit dem zweiten Punkt verbindet, der, wenn er um die Erzeugungsachse rotiert wird, den äußeren Abschnitt erzeugt.

2. Das mit einer Öffnung versehene Abdeckblech nach Anspruch 1, bei dem das äußere Segment eine gerade Linie von dem zweiten Punkt tangential zu dem Ellipsoid auf der Seite des Ellipsoids ist, die von der Erzeugungsachse abgewandt ist.

3. Das mit einer Öffnung versehene Abdeckblech nach Anspruch 1, bei dem

die krummlinige planare Linie weiterhin ein inneres Segment (Sd) umfaßt, das den ersten Punkt und den zweiten Punkt so verbindet, daß die krummlinige planare Linie eine ebene geschlossene Kurve ist, und

die Wandstruktur ferner einen inneren Abschnitt (36) umfaßt, der in der Form wie die Oberfläche ist, die durch Rotation des inneren Segments um die Erzeugungsachse erzeugt wird, so daß die Wandstruktur ein allgemeines torisches Bauglied in der Form ist, wie das torische Bauglied, das durch die Rotation der ebenen geschlossenen Kurve um die Erzeugungsachse erzeugt wird.

4. Das mit einer Öffnung versehene Abdeckblech nach Anspruch 3, bei dem das innere Segment ein Bogen eines Kreises ist, dessen Mittelpunkt auf der Nebenachse des Ellipsoids liegt, die sich von der Erzeugungsachse wegerstreckt, und der den ersten und den zweiten Punkt verbindet.

5. Das mit einer Öffnung versehene Abdeckblech nach Anspruch 3, bei dem das innere Segment eine gerade Linie ist.

6. Eine Lüfter- und mit einer Öffnung versehene Abdeckblech-Anordnung mit folgenden Merkmalen:

einem Lüfter (23) des axialen Flußtyps mit einer Mehrzahl von Blättern, die sich radial von der Rotationsachse (Ar) erstrecken, wobei jedes der Blätter eine Blattvorderkante, eine Blatthinterkante und eine Spitze hat;

einem Überstreich-Durchmesser (Df), wobei der Überstreich-Durchmesser der Durchmesser des Kreises ist, der beschrieben wird, wenn sich der Punkt auf einem der Blätter, der am weitesten von der Rotationsachse entfernt ist, um die Rotationsachse dreht, und

einer axialen Tiefe des Blattes (Hf), wobei die axiale Tiefe des Blattes die normale Entfernung zwischen einer ersten Ebene normal zu der Rotationsachse des Lüfters, die sich durch einen Punkt auf der Blattvorderkante erstreckt, der von der Rotationsachse vier Zehntel (0,4) des Überstreich-Durchmessers entfernt ist, und einer zweiten Ebene normal zu der Rotationsachse des Lüfters, die sich durch einen Punkt auf der Blatthinterkante erstreckt, der von der Rotationsachse vier Zehntel (0,4) des Überstreich-Durchmessers entfernt ist; und

einer Wandstruktur mit:

einer Durchlaßöffnung (31),

einem ellipsoidischen Einlaßabschnitt (32) mit einer Vorderkante,

einem äußeren Abschnitt (34),

einer Hinterkante (35), die bezüglich des Luftflusses von der Durchlaßöffnung flußabwärts liegt, und

einer axialen Entfernung (HO) von der Vorderkante der Wandstruktur zu der Hinterkante der Wandstruktur,

wobei die Wandstruktur in der Form der Oberfläche ist, die durch Rotation einer krummlinigen planaren Linie um eine koplanare Erzeugungsachse, die mit der Rotationsachse zusammenfällt, erzeugt wird, wobei die krummlinige ebene Linie folgende Merkmale aufweist:

ein ellipsoidisches Segment (Si), wobei das ellipsoidische Segment folgende Merkmale aufweist:

eine Nebenachse (Am), deren Länge zwischen acht Hundertstel und fünfzehn Hundertstel (0,03 und 0,15) des Überstreich-Durchmessers liegt, und

eine Hauptachse (AM), die parallel zu der Rotationsachse ist, und eine Länge zwischen eineinhalb und dreieinhalb (1,5 und 3,5) mal der Nebenachse hat;

das, wenn es um die Erzeugungsachse rotiert wird, den Einlaßabschnitt erzeugt,

einen ersten Punkt (m) am Schnittpunkt des Ellipsoids mit der Nebenachse auf der der Erzeugungsachse zugewandten Seite des Ellipsoids, der ein Ende definiert, das, wenn es um die Erzeugungsachse rotiert wird, die Durchlaßöffnung erzeugt,

einen zweiten Punkt (E), der ein Ende definiert, das, wenn es um die Erzeugungsachse rotiert wird, die Hinterkante erzeugt, und

ein äußeres Segment (Se), das die der Erzeugungsachse abgewandte Seite des Ellipsoids mit dem zweiten Punkt verbindet, das, wenn es um die Erzeugungsachse rotiert wird, den äußeren Abschnitt erzeugen würde, und

wobei die axiale Entfernung der Wandstruktur gleich einhalb (0,5) der ellipsoidischen Hauptachse plus einhalb bis zweieinhalb (0,5 bis 2,5) mal der axialen Tiefe des Blattes ist.

7. Die Lüfter- und mit einer Öffnung versehene Abdeckplattenanordnung nach Anspruch 6, bei der der Freiraum zwischen der Durchlaßöffnung und den Blattspitzen zwischen fünf und fünfzehn Tausendstel (0,05 und 0,015) des Überstreich-Durchmessers beträgt.

8. Die Lüfter- und mit einer Öffnung versehene Abdeckblechanordnung nach Anspruch 6, bei der die Nebenachse ein Zehntel (0,1) des Überstreich-Durchmessers ist, wobei die Hauptachse zweieinhalb (2,5) mal der Nebenachse ist und die axiale Entfernung der Wandstruktur gleich Eins und acht Zehntel (1,8) mal der axialen Tiefe des Blattes ist.

9. Die Lüfter- und mit einer Öffnung versehene Abdeckblechanordnung nach Anspruch 8, bei der der freie Raum zwischen der Durchlaßöffnung und den Blattspitzen ein Hundertstel (0,01) des Überstreich-Durchmessers ist.

10. Ein mit einer Öffnung versehenes Abdeckblech (26) zur Verwendung mit einem Lüfter (23) mit axialem Fluß, der eine Rotationsachse hat, mit folgenden Merkmalen:

einer Wandstruktur mit einer Durchlaßöffnung (36),

einem Einlaßabschnitt,

einer Hinterkante (35), die bezüglich des axialen Flusses von der Durchlaßöffnung flußabwärts liegt, und

einem äußeren Abschnitt (34),

wobei die Durchlaßöffnung und der Einlaßabschnitt der Wandstruktur in der Form der Oberfläche sind, wie sie durch Rotation einer krummlinigen ebenen Linie um eine koplanare Erzeugungsachse, die mit der Rotationsachse zusammenfällt, erzeugt wird, wobei die krummlinige planare Linie folgende Merkmale aufweist:

ein ellipsoidisches Segment (Si), wobei das ellipsoidische Segment eine Nebenachse (Am) und eine Hauptachse (AM) hat, wobei die Hauptachse parallel zu der Rotationsachse ist, das, wenn es um die Erzeugungsachse gedreht wird, den Einlaßabschnitt erzeugt,

einen ersten Punkt (m) beim Schnittpunkt des Ellipsoids mit der Nebenachse auf der der Erzeugungsachse zugewandten Seite des Ellipsoids, der ein Ende definiert, das, wenn es um die Erzeugungsachse rotiert wird, die Durchlaßöffnung definieren würde, und

einen Bereich von zweiten Punkten, die auf der der Erzeugungsachse abgewandten Seite des Ellipsoids liegen, die ein Segment definieren, das, wenn es um die Erzeugungsachse rotiert wird, die Übergangsfläche von dem Einlaßabschnitt zu dem äußeren Abschnitt erzeugen würde;

wobei die Hinterkante eine ebene geschlossene Kurve mit einer Konfiguration ist, so daß die Länge jeder geraden Linie, die zwei Punkte auf der ebenen geschlossenen Kurve verbindet und ebenfalls die Erzeugungsachse durchläuft, gleich ist oder größer ist als der Durchmesser der Durchlaßöffnung; und

wobei der äußere Abschnitt eine einzelne, kontinuierliche Oberfläche ist, die den Übergang mit der Hinterkante verbindet.

11. Das mit einer Öffnung versehene Abdeckblech nach Anspruch 10, bei dem irgendein Abschnitt des äußeren Abschnitts, der durch irgendeine Ebene, in der auch die Erzeugungsebene liegt, hergestellt ist, eine gerade Linie ist, und tangential zu der der Erzeugungsachse abgewandten Seite des Ellipsoids ist.

12. Das mit einer Öffnung versehene Abdeckblech nach Anspruch 10, bei dem die Wandstruktur ferner einen inneren Abschnitt umfaßt, wobei der innere Abschnitt eine einzelne, kontinuierliche Oberfläche ist, die den Verengungsabschnitt und die ebene geschlossene Kurve verbindet.

13. Das mit einer Öffnung versehene Abdeckblech nach Anspruch 12, bei dem irgendein Abschnitt des inneren Abschnitts, der durch irgendeine Ebene, in der auch die Erzeugungsachse liegt, erzeugt wurde, ein Bogen eines Kreises ist.

14. Das mit einer Öffnung versehene Abdeckblech nach Anspruch 10, bei dem irgendein Abschnitt des inneren Abschnitts, der aus einer Ebene, in der auch die Erzeugungsebene liegt, erzeugt ist, eine gerade Linie ist.

15. Eine Lüfter- und mit einer Öffnung versehene Abdeckblechanordnung, die folgende Merkmale aufweist:

einen Lüfter (23) des axialen Flußtyps mit einer Mehrzahl von Blättern, die sich radial von der Rotationsachse (Ar) erstrecken, wobei jedes der Blätter eine Blattvorderkante, eine Blatthinterkante und eine Spitze hat,

einen Überstreich-Durchmesser (Df), wobei der Überstreich-Durchmesser der Durchmesser des Kreises ist, der beschrieben wird, wenn sich der Punkt auf einem der Blätter, der am weitesten von der Rotationsachse entfernt ist, um die Rotationsachse dreht, und

einer axialen Tiefe (Hi) des Blattes, wobei die axiale Tiefe des Blattes die normale Entfernung zwischen einer ersten Ebene normal zur Rotationsachse des Lüfters, die sich durch einen Punkt auf der Blattvorderkante erstreckt, der von der Rotationsachse vier Zehntel (0,4) des Überstreich-Durchmessers entfernt ist, und einer zweiten Ebene ist, die normal zu der Rotationsachse des Lüfters ist, die sich durch einen Punkt auf der Blatthinterkante erstreckt, der von der Rotationsachse vier Zehntel (0,4) des Überstreich-Durchmessers entfernt ist; und

einer Wandstruktur mit folgenden Merkmalen:

einer Durchlaßöffnung (31),

einem Einlaßabschnitt (32) mit einer Vorderkante,

einem äußeren Abschnitt (34), und

wobei die Durchlaßöffnung und der Einlaßabschnitt in der Form der Oberfläche sind, die durch Rotation einer krummlinigen ebenen Linie um eine koplanare Erzeugungsachse, die mit der Rotationsachse zusammenfällt, erzeugt wird, wobei die krummlinige ebene Linie folgende Merkmale aufweist:

ein ellipsoidisches Segment (Si),

wobei das ellipsoidische Segment folgende Merkmale aufweist:

eine Nebenachse (Am), deren Länge zwischen acht und fünfzehn Tausendstel (0,08 und 0,15) des Überstreich-Durchmessers beträgt, und

einer Hauptachse (AM), die parallel zu der Rotationsachse ist, und deren Länge zwischen eineinhalb und dreieinhalb (1,5 und 3,5) mal der Länge der Nebenachse beträgt,

das, wenn es um die Erzeugungsachse rotiert wird, den Einlaßabschnitt erzeugt,

einen ersten Punkt (m) bei einem ersten Schnittpunkt des Ellipsoids mit der Nebenachse auf der der Erzeugungsachse zugewandten Seite des Ellipsoids, der ein Ende definiert, das, wenn es um die Erzeugungsachse rotiert wird, die Durchlaßöffnung erzeugt, und

einen Bereich von zweiten Punkten, die auf der der Erzeugungsachse abgewandten Seite des Ellipsoids liegen, die ein Segment definieren, das, wenn es um die Erzeugungsachse rotiert wird, den Übergang vom Einlaßabschnitt zum äußeren Abschnitt erzeugen würde;

wobei die Hinterkante eine ebene geschlossene Kurve mit einer Konfiguration ist, so daß die Länge jeder geraden Linie, die zwei Punkte auf der ebenen geschlossenen Kurve verbindet und ebenfalls durch die Erzeugungsachse läuft, gleich ist oder größer ist als der Durchmesser der Durchlaßöffnung;

wobei der äußere Abschnitt eine einzelne, kontinuierliche Oberfläche ist, die den Übergang zu der ebenen geschlossenen Kurve verbindet; und

wobei die axiale Entfernung der Wandstruktur gleich einhalb (0,5) mal der Hauptachse des Ellipsoids plus einhalb bis zweieinhalb (0,5 bis 2,5) mal der axialen Tiefe des Blattes beträgt.

16. Die Lüfter- und mit einer Öffnung versehene Abdeckblech-Anordnung nach Anspruch 15, bei der der Freiraum zwischen der Durchlaßöffnung und den Blattspitzen zwischen fünf und fünfzehn Tausendstel (0,005 und 0,015) des Überstreich-Durchmessers beträgt.

17. Die Lüfter- und mit einer Öffnung versehene Abdeckblech-Anordnung nach Anspruch (15), bei der

die Nebenachse ein Zehntel (0,1) des Überstreich-Durchmessers ist,

die Länge der Hauptachse zweieinhalb (2,5) mal der Länge der Nebenachse ist, und

die axiale Entfernung der Wandstruktur gleich Eins und acht Zehntel (1,8) mal der axialen Tiefe des Blattes ist.

18. Die Lüfter- und mit einer Öffnung versehene Abdeckblech-Anordnung nach Anspruch 17, bei der der Freiraum zwischen der Durchlaßöffnung und den Blattspitzen ein Hundertstel (0,01) des Überstreich-Durchmessers ist.