DE69724868T2

DE69724868T2 - Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter

Info

Publication number: DE69724868T2
Application number: DE69724868T
Authority: DE
Inventors: Naofumi Nakano-ku Saeki; Manabu Nakano-ku Uomoto; Toshio Nakano-ku Ohashi; Kaoru Nakano-ku Kamiyama
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: KR100229233B1; DE69724868D1; US6007300A; EP0807760A3; KR19980079238A; EP0807760A2; EP0807760B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter entsprechend des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1.
In Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen wird für gewöhnlich ein Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotor verwendet, der am vorderen Ende eines Luftkanals der Klimaanlage installiert ist. Der Rotor wird durch einen Elektromotor angetrieben. Wenn sich der Motor in Betrieb befindet, dreht sich der Rotor, um einen Luftfluss von außerhalb oder innerhalb eines Kraftfahrzeugs durch den Luftkanal in den Fahrgastraum zu erzeugen. Während die Luft durch den Kanal strömt, passiert sie einen Verdunster und/oder einen Heizkern, wodurch die Luft auf eine gewünschte Temperatur gebracht wird. Die so temperierte Luft gelangt durch Luftdüsen, die am hinteren Ende des Luftkanals angebracht sind, in den Fahrgastraum.
Einige herkömmliche Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotor sind in den Japanese Patent First Provisional Publications 63-97899 und 60-60299 gezeigt, wovon zwei Ausführungen in 33 und 34 der begleitenden Zeichnungen dargestellt sind.
Wie dort gezeigt, bestehen die Rotoren 1a und 1b jeweils aus einer Mehrzahl an gekrümmten Schaufeln 2, die in gleichen Abständen zueinander kreisförmig um eine gemeinsame Drehachse angeordnet sind, so dass jeweils ein Luftstromkanal 3 zwischen einander benachbarten Schaufeln 2 definiert ist. Wie in 35 gezeigt ist, hat jede gekrümmte Schaufel 2 des Rotors 1a bzw. 1b eine im Wesentlichen halbzylinderförmige Gestalt, d. h. einen bogenförmigen Querschnitt. Jede gekrümmte Schaufel 2 hat folglich eine konkave vordere Oberfläche 4 (Vorderseite) und eine konvexe hintere Oberfläche 5 (Rückseite), die sich in Längsrichtung parallel zu der Drehachse erstrecken. Der Luftstromkanal 3 ist in radialer Richtung entsprechend gekrümmt.
Die Begriffe Vorderseite und Rückseite sind in Hinsicht der Drehrichtung α des Rotors 1a bzw. 1b zu verstehen, wenn die Klimaanlage in Betrieb ist.
Wenn sich nach Anlauf des Elektromotors der Rotor 1a bzw. 1b in der Pfeilrichtung α dreht, wird die Luft in jedem Luftstromkanal 3 durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft, die darin erzeugt wird, in radialer Richtung auswärts bewegt. Folglich fließt die Luft von der Innenseite des Rotors 1a bzw. 1b in radialer Richtung durch die Luftstromkanäle 3 zur Außenseite.
Bekanntermaßen verursachen die oben beschriebenen Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotoren ein geringeres Betriebsgeräusch als Axiallüfter, wie z. B. Propellerlüfter. Manchmal jedoch können auch Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotoren den Nutzer nicht vollends zufrieden stellen. Wenn sich die Klimaanlage zum Beispiel im Innenluftmodus befindet, d. h. wenn die Luft, die in den Fahrgastraum geblasen wird, aus dem Fahrgastraum zugeführt wird, entsteht ein markantes Lüftergeräusch, das von den Fahrgästen als unangenehm wahrgenommen wird.
Neben den oben erwähnten Lüftern sind noch weitere herkömmliche Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotoren vorgeschlagen worden, die in den Japanese Patent First Provisional Publications 62-291498 und 4-203395, den Japanese Utility Model First Provisional Publications 50-76407, 50-76408, 52-2612, 58-94898 und 5-87295 gezeigt sind. Bei den Rotoren in diesen Veröffentlichungen ist ein Schlitz oder eine kleine Öffnung in jeder gekrümmten Schaufel enthalten, um die Leistung der Lüfter zu erhöhen. Jedoch haben auch die Lüfter aus diesen Publikationen den Nutzer hinsichtlich der Reduzierung des Lüftergeräusches im Besonderen im Innenluftmodus der Klimaanlage nicht vollends zufrieden stellen können.
Um die vorliegende Erfindung machen zu können, haben die Antragsteller verschiedene Computersimulationstests hinsichtlich des Aufbaus und der Anordnung der gekrümmten Schaufeln 2 des Rotors 1a bzw. 1b durchgeführt. Mit Hilfe dieser Tests haben die Antragsteller folgende Fakten nachgewiesen.
Wie in 36 gezeigt ist, wird unausweichlich ein Unterdruckbereich 6 an einer Stelle des Luftstromkanals 3 erzeugt, die an einem in radialer Richtung gesehen inneren Teil der konvexen Rückseite 5 anliegt, wenn sich der Rotor 1a bzw. 1b mit einer hohen Drehzahl dreht. Durch diesen Unterdruckbereich 6 wird die Luft in dem Luftstromkanal 3 gezwungen, in einem begrenzten Bereich in radialer Richtung nach außen zu fließen, der in der Zeichnung dargestellt ist. Durch den Unterdruckbereich 6 wird der Weg der Luft an der Stelle 6 eingeengt, wodurch sich sowohl die Fließgeschwindigkeit der Luft an der Engstelle deutlich erhöht, als auch Verwirbelungen in dem Unterdruckbereich 6 erzeugt werden. Diese Phänomene führen bekanntermaßen zu einem großen Leistungsverlust des Lüfters 1a bzw. 1b. Mit Hilfe der Simulationstests haben die Antragsteller festgestellt, dass der Grund für die Entstehung des Unterdruckbereiches 6 in einem Mangel an Impuls (bzw. Bewegungsenergie) der Luft liegt, die in den Bereich 6 einströmt. Verglichen mit der Umfangsgeschwindigkeit der gekrümmten Schaufeln 2 ist die Geschwindigkeit der Luft, die in radialer Richtung durch den Bereich 6 auswärts fließt, klein. Aus diesem Grund trennt sich der Luftstrom im Luftstromkanal 3 von der konvexen Oberfläche 5 ab.
Im Hinblick auf das oben beschriebenen Phänomen haben sich die Antragsteller eine Maßnahme 1X ausgedacht, die in 37 dargestellt ist. Wie dieser Zeichnung entnommen werden kann, ist die Krümmung des in radialer Richtung gesehen inneren Teils einer jeden gekrümmten Schaufel 2 bei der Maßnahme 1X größer, als die des in radialer Richtung gesehen äußeren Teils einer jeden gekrümmten Schaufel 2. In anderen Worten ist der Radius des inneren Teils kleiner als der des äußeren Teils. Bei der Maßnahme 1X hat jede gekrümmte Schaufel 2 also einen bogenförmigen Querschnitt, der an jener Stelle, an der sich der Unterdruckbereich 6 in 36 bilden würde, nach hinten vorspringt. Mit dieser Maßnahme kann der unerwünschte Unterdruckbereich 6 beseitigt oder zumindest minimiert werden, womit die Nachteile eliminiert werden, die durch einen solchen Unterdruckbereich 6 verursacht werden.
In US-A-3 394 876 und JP 61 065095 A ist eine Trommelrotorschaufelkonstruktion veröffentlicht, bei der die in axialer Richtung wesentlich längeren Schaufeln in einer kreisförmigen Reihe zwischen mit axialem Abstand angebrachten Seitenwänden angebracht sind, und die einen inneren Ansaugbereich und einen äußeren Abflussbereich aufweisen. Der innere Ansaugbereich hat einen kleineren Krümmungsradius als der äußere Abflussbereich.
In DE 443 163C , DE 28 50 358 und JP 56 052599 sind ferner Rotoren veröffentlicht, die Schaufeln enthalten, die eine gekrümmte Gestalt sowie einen Schlitz und entsprechende Streifen aufweisen, die Schlitze in den Schaufeln bilden.
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die oben erwähnten Tatsachen.
Ähnlich dem oben erwähnten herkömmlichen Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotor besteht ein Rotor gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Mehrzahl an gekrümmten Schaufeln, die in gleichen Abständen kreisförmig um eine gemeinsame Drehachse angeordnet sind, so dass jeweils ein Luftstromkanal zwischen einander benachbarten Schaufeln definiert ist. Jede gekrümmte Schaufel hat eine im Wesentlichen halbzylinderförmige Gestalt, d. h. einen bogenförmigen Querschnitt. Jede gekrümmte Schaufel hat folglich eine konkave vordere Oberfläche (Vorderseite) und eine konvexe hintere Oberfläche (Rückseite), die sich in Längsrichtung parallel zu der Drehachse erstrecken. Der Luftstromkanal ist in radialer Richtung entsprechend gekrümmt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotor wie oben angedeutet zu verbessern, indem der Unterdruckbereich eliminiert wird, der in jedem Luftstromkanal zwischen zwei benachbarten Schaufeln entsteht.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch einen Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotor erreicht, der die Eigenschaften des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist. Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen dargelegt.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden im Detail anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen erläutert.
1 ist ein Teilschnitt von zwei gekrümmten Schaufeln, die in einem Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotor gemäß eines ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiels verwendet werden. Die Ansicht entspricht der Schnittlinie A-A in 33.
2 ist eine Ansicht ähnlich 1, die jedoch einen Weg zeigt, den die Luft zu fließen gezwungen wird, wenn sich der Rotor des ersten Ausführungsbeispiels dreht.
3 ist ein Teilschnitt einer der gekrümmten Schaufeln, die in einem Rotor entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels verwendet werden, das nicht die vorliegende Erfindung betrifft.
4 ist eine Ansicht ähnlich 1, die jedoch ein drittes Ausführungsbeispiel zeigt, das nicht die vorliegende Erfindung betrifft.
5A ist eine Ansicht ähnlich 1, die jedoch einen herkömmlichen Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotor zeigt.
5B ist eine Ansicht ähnlich 1, die jedoch den Rotor des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
6 ist eine Ansicht ähnlich 4, die jedoch eine erste Variante des dritten Ausführungsbeispiels zeigt.
7 ist eine Ansicht ähnlich 4, die jedoch eine zweite Variante des dritten Ausführungsbeispiels zeigt.
8 ist ein Teilschnitt einer der gekrümmten Schaufeln, die in einem Rotor gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels verwendet wird, das nicht die vorliegende Erfindung betrifft.
9 ist eine Ansicht ähnlich 8, die jedoch eine Variante des vierten Ausführungsbeispiels zeigt.
10 ist ein Teilschnitt einer der gekrümmten Schaufeln, die in einem herkömmlichen Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotor verwendet wird.
11 ist eine Ansicht ähnlich 10, die jedoch einem anderen herkömmlichen Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotor zeigt.
12 ist eine Teilansicht eines Kreisellüfters mit Mehrschaufelrotor, der ein fünftes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt.
13 ist eine Ansicht ähnlich 12, die jedoch ein sechstes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt.
14 ist eine Ansicht ähnlich 12, die jedoch ein siebtes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt.
15 ist eine Ansicht ähnlich 12, die jedoch ein achtes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt.
16 ist eine Ansicht ähnlich 12, die jedoch ein neuntes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt.
17 ist ein vergrößerter Teilschnitt entsprechend der Schnittlinie B-B in 16.
18 ist eine Ansicht ähnlich 12, die jedoch ein zehntes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt.
19 ist ein vergrößerter Teilschnitt entsprechend der Schnittlinie C-C in 18.
20 ist eine Ansicht ähnlich 17, die jedoch ein elftes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt.
21 ist eine Ansicht ähnlich 17, die jedoch ein zwölftes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt.
22 ist eine Ansicht, die eine Anordnung von drei Mikrophonen zeigt, die zur Messung der Geräuschbelästigung der Rotoren verwendet wird.
23 ist ein Diagramm, dass die Geräuschbelästigung der bevorzugten Ausführungsbeispiele im Vergleich mit der eines herkömmlichen Rotors zeigt.
24 ist eine Schnittansicht eines Luftgebläsegehäuses, in dem ein Rotor entsprechend eines dreizehnten, bevorzugten Ausführungsbeispiels installiert ist.
25 ist ein vergrößerter Teilschnitt des Rotors entsprechend des dreizehnten Ausführungsbeispiels, wobei der gezeigte Rotor in vormontierter Form vorliegt.
26A ist eine Teilschnittansicht entsprechend der Schnittlinie D-D in 25.
26B ist eine Teilschnittansicht entsprechend der Schnittlinie E-E in 25.
27A ist eine Teilschnittansicht entsprechend der Schnittlinie F-F in 25.
27B ist eine Teilschnittansicht entsprechend der Schnittlinie G-G in 25.
27C ist eine Teilschnittansicht entsprechend der Schnittlinie H-H in 25.
28 ist ein Schnitt eines Kreisellüfters mit Mehrschaufelrotor, der ein vierzehntes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellt.
29 ist eine Ansicht ähnlich 28, die jedoch ein fünfzehntes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt.
30 ist eine Ansicht ähnlich 28, die jedoch ein sechzehntes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt.
31 ist eine Ansicht ähnlich 28, die jedoch ein siebzehntes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt.
32 ist eine Ansicht ähnlich 28, die jedoch ein achtzehntes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt.
33 ist eine Teilansicht eines herkömmlichen Kreisellüfters mit Mehrschaufelrotor, wie er in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.
34 ist eine Teilansicht eines weiteren herkömmlichen Kreisellüfters mit Mehrschaufelrotor, wie er in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.
35 ist ein Schnitt von zwei gekrümmten Schaufeln, die in dem herkömmlichen Rotor verwendet werden.
36 ist eine Ansicht ähnlich 35, die jedoch einen Weg zeigt, den die Luft zu fließen gezwungen wird, wenn der herkömmliche Rotor rotiert.
37 ist ein Schnitt der zwei gekrümmten Schaufeln, die in dem Rotor verwendet werden, der nicht die vorliegende Erfindung betrifft.
Die 1 und 2 zeigen einen Teil eines Kreisellüfters mit Mehrschaufelrotor 1A, der ein erstes Ausführungsbeispiel darstellt.
Ähnlich wie bei den oben erwähnten Rotoren gemäß 33 und 34, enthält der Rotor 1A gemäß des ersten Ausführungsbeispiels eine Mehrzahl von gekrümmten Schaufeln 2, die in gleichen Abständen kreisförmig um eine gemeinsame Drehachse angeordnet sind, so dass jeweils ein Luftstromkanal 3 zwischen einander benachbarten Schaufeln 2 definiert ist. Jede gekrümmte Schaufel 2 hat eine im Wesentlichen halbzylinderförmige Gestalt, d. h. einen bogenförmigen Querschnitt. Jede gekrümmte Schaufel 2 hat folglich eine konkave vordere Oberfläche (Vorderseite) und eine konvexe hintere Oberfläche (Rückseite), die sich in Längsrichtung parallel zu der Drehachse erstrecken. Der Luftstromkanal ist in radialer Richtung entsprechend gekrümmt.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist jede gekrümmte Schaufel 2 nahe ihres inneren Endes mit einem Schlitz 7 versehen, der parallele obere und untere Wände aufweist. Das heißt, der Schlitz 7 befindet sich an der in radialer Richtung gesehen inneren Seite der gekrümmten Schaufel 2 in Hinblick auf den Durchmesser des Rotors 1A. Mit anderen Worten, der Schlitz 7 befindet sich am Anfang des Luftstromkanals 3 im Hinblick auf die Richtung, in der die Luft fließt, wenn sich der Rotor 1A in der normalen Drehrichtung α dreht. Durch die Existenz des Schlitzes 7 an dieser Position wirkt eine gewisse kinetische Energie auf die Luft, die während der Drehung des Rotors 1A entlang der konvexen Rückseite 5 der Schaufel 2 fließt. Mit Hilfe dieser Energie lebt der Luftstrom auswärts entlang der konvexen Rückseite 5 auf. Das heißt, durch den Schlitz 7 wird Luft in den Unterdruckbereich 6 (siehe 36) eingeblasen, so dass die Luftströmung in diesem Bereich 6 auflebt. In anderen Worten wird durch die Existenz des Schlitzes 7 in diesem Ausführungsbeispiel ein unerwünschter Unterdruckbereich 6 verhindert.
Wie aus 1 zu erkennen ist, ist die Breite W7 des Schlitzes 7 kleiner als 1/5 der Breite W3 der Stelle des Luftstromkanals 3, zu der sich der Schlitz 7 hin öffnet. Daraus ergibt sich folgende Ungleichung für das erste Ausführungsbeispiel: W7 ≤ W3/5 (1)
Wenn die Breite W7 zu groß ist, wird durch den Schlitz 7 zu viel Luft in den Unterdruckbereich 6 geblasen, was nicht nur den Wirkungsgrad des Lüfters 1A verschlechtert, sondern auch eine Geräuschquelle darstellt. Die Breite W7 des Schlitzes 7 ist vorzugsweise größer als 1/20 der Breite W3 des Luftstromkanals 3 an der Stelle, zu der sich der Schlitz 7 hin öffnet. Daraus ergibt sich folgende Ungleichung für eine bevorzugte Variante des ersten Ausführungsbeispiels: W7 ≥ W3/20 2)
Wie aus 1 entnommen werden kann, ist jeder Schlitz 7 in radialer Richtung gesehen auswärts gekrümmt, da er sich in der gekrümmten Schaufel 2 von deren konkaver Vorderseite 4 zur konvexen Rückseite 5 erstreckt. Das heißt, angenommen ein Winkel zwischen einer imaginären Ebene X, die zentral durch den Schlitz 7 führt, und einer weiteren imaginären Ebene Y, die eine imaginäre zylindrische Oberfläche, die sich koaxial um die Drehachse des Rotors 1A erstreckt, flach verbindet, wird mit θ7 bezeichnet, so ergibt sich folgende Ungleichung: 90° < θ7 < 180° (3)
Bei diesem Winkel θ7 wird die Eliminierung des ungewünschten Unterdruckbereiches 6 weitgehend erreicht.
Der Winkel θ7 wird tatsächlich entsprechend des Durchmessers des Rotors 1A, der Anzahl der gekrümmten Schaufeln 2 und ähnlichen Parametern bestimmt. Im Falle eines Lüfters, der in einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge verendet wird, bei dem der äußere Durchmesser des Rotors ca. 150 bis 170 mm beträgt, und dessen axiale Länge ca. 70 bis 80 mm beträgt und der ca. 30 bis 50 gekrümmte Schaufeln 2 aufweist, kann der Winkel θ7 mit Hilfe der folgenden Gleichung ermittelt werden: θ7 = π – tan-1 (U/V) (4)wobei:
U: Radialgeschwindigkeit der Luft, die in den Luftstromkanal 3 einfließt
V: Drehrichtungsgeschwindigkeit der Luft im Luftstromkanal 3 nahe des Schlitzes 7
In Anbetracht der zahlreichen Korrekturfaktoren sollte der Winkel θ7 im Bereich von etwa 100° bis etwa 120° bestimmt werden.
Wie oben beschrieben, wird die Bildung eines unerwünschten Unterdruckbereiches 6 in jedem der Luftstromkanäle 3 in dem Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotor 1A der Erfindung unterdrückt oder zumindest minimiert. Wenn sich der Rotor 1A mit hoher Geschwindigkeit dreht, wird auf Grund einer Zentrifugalkraft in jedem der Luftstrom kanäle 3 ein Luftstrom erzeugt (wie in 2 dargestellt ist), der von der in radialer Richtung aus gesehen inneren Seite zur äußeren Seite verläuft. Der Luftstrom wird gegen die konkave Vorderseite 4 der gekrümmten Schaufel 2 gedrückt, und deshalb wird ein Teil des Luftstroms durch den Schlitz 7in den nachfolgenden Luftstromkanal 3 geleitet.
Wie bereits erwähnt wurde, ist jeder Schlitz 7 so angeordnet, dass er radial auswärts gekrümmt ist, wenn er sich zur Rückseite der gekrümmten Schaufel 2 hin erstreckt. Der Luftstrom durch den Schlitz 7 kann entsprechend eine gewisse kinetische Energie auf die in dem nachfolgenden Luftstromkanal 3 fließende Luft ausüben. Aus diesem Grund kann der Luftstrom in dem nachfolgenden Luftstromkanal 3 störungsfrei verlaufen.
Wie bereits erläutert wurde, ist der auswärtige Luftstrom in jedem der Luftstromkanäle 3 in dem Rotor 1A der Erfindung störungsfrei, ohne dass sich ein unerwünschter Unterdruckbereich 6 bildet.
In 3 ist ein Teil eines Kreisellüfters mit Mehrschaufelrotor 1B gezeigt, der ein zweites Ausführungsbeispiel darstellt. In diesem Ausführungsbeispiel 1B ist der in radialer Richtung gesehen innere Teil 8 einer jeden gekrümmten Schaufel 2, das heißt, der Teil der Schaufel, der weiter innen als der Schlitz 7 liegt, um einen Betrag 6 nach hinten verschoben. Der Abstand 6 sollte dabei geringer sein als die Dicke T2 des Teiles 8, d. h. folgende Ungleichung sollte erfüllt sein: δ ≤ T2 (5)
Der Abstand 6 ist vorzugsweise kleiner als 1/2 der Dicke T2 (d. h. δ ≤ T2/2). In der bevorzugten Variante, die nicht in der Zeichnung gezeigt ist, erstreckt sich die gebogene Mittellinie a des inneren Teils 8 zwischen den Vorderseiten 4 und Rückseiten 5 eines in radialer Richtung gesehen äußeren Teils 9 der Schaufel 2 und eine gebogene Mittellinie b des äußeren Teils 9 erstreckt sich zwischen den Vorderseiten 4 und Rückseiten 5 eines inneren Teils 8.
In 4 ist ein Teil eines Kreisellüfters mit Mehrschaufelrotor 1C gezeigt, der ein drittes Ausführungsbeispiel darstellt. In diesem Ausführungsbeispiel 1C vergrößert sich die Breite des Schlitzes 7 mit zunehmendem Abstand von der Vorderseite 4 der Schaufel 2. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, wird das erreicht, indem der Neigungswinkel der oberen Wand 21 des Schlitzes 7 größer ist als der Neigungswinkel der unteren Wand 22. Mit solchen Schlitzen 7 kann die Eliminierung des unerwünschten Unterdruckbereiches 6 sicher erzielt werden. Der Grund für diese Eliminierung wird im Folgenden anhand der. 5A, 5B und 4 beschrieben.
5A zeigt die in radialer Richtung gesehen inneren Teile der gekrümmten Schaufeln eines Kreisellüfters mit Mehrschaufelrotor herkömmlicher Bauart, also einen Ausschnitt aus 35, und 5B zeigt die in radialer Richtung gesehen inneren Teile der gekrümmten Schaufeln eines Kreisellüfters mit Mehrschaufelrotor 1A des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
Bei dem herkömmlichen Rotor in 5A ist der Neigungswinkel jeder der Schaufeln 2 relativ zu einer gedachten innenliegenden zylindrischen Oberfläche 30°. Wenn sich der Rotor dreht, wird in diesem Fall Luft in den Luftstromkanal 3 in einem Winkel von 22° zu der gedachten innenliegenden zylindrischen Oberfläche eingelassen. Tests haben gezeigt, dass ein solcher Einlasswinkel zur Entstehung von starken Wirbeln V nahe der Rückseite 5 einer jeden Schaufel 2 führt. Bei dem Rotor 1A in 5B, bei dem der Winkel zwischen der imaginären Ebene X, die durch den Schlitz 7 verläuft, und der gedachten innenliegenden zylindrischen Oberfläche 26° beträgt, beträgt der Einlasswinkel der Luft, die in den Luftstromkanal 3 einströmt, dagegen 32°. Tests haben ergeben, dass ein solcher Einlasswinkel und eine solche Anordnung der Schlitze 7 nur kleine Wirbel v nahe der Rückseite 5 einer jeden Schaufel 2 erzeugt. Diese kleinen Wirbel v entstehen vorzugsweise am hinteren Ende der oberen Wand eines jeden Schlitzes 7.
In dem dritten Ausführungsbeispiel 1C in 4 ist das hintere Ende der oberen Wand 21 des Schlitzes 7 in radialer Richtung gesehen auswärts verschoben, um den Bereich zu eliminieren, in dem diese kleinen Wirbel v vorzugsweise entstehen.
6 zeigt eine bevorzugte Variante 1C' des dritten Ausführungsbeispiels. In dieser Zeichnung ist r1 ein Radius der gedachten innenliegenden zylindrischen Oberfläche und r2 ein Abstand zwischen der Drehachse des Rotors und dem äußersten Ende der unteren Wand 22 eines jeden Schlitzes 7. In dieser bevorzugten Variante 1C' gilt die folgende Ungleichung: r2/r1 ≤ 1,08 (6)
Weiterhin genügt in der Variante 1C' der Winkel 822 zwischen der unteren Wand 22 eines jeden Schlitzes 7 und der gedachten innenliegenden zylindrischen Oberfläche der folgenden Ungleichung: θ22 ≥ tan–1 (U/V) (7)wobei:
U: Radialgeschwindigkeit der Luft, die in den Luftstromkanal 3 einfließt
V: Drehrichtungsgeschwindigkeit der Luft im Luftstromkanal 3 nahe des Schlitzes 7
Wenn der Lüfter 1C' in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, wobei
V ca. 15,27 m/s und U ca. 3,75 m/s beträgt, gilt die folgende Ungleichung: θ22 ≥ 18,8° (8)
7 zeigt eine weitere bevorzugte Variante 1C" des dritten Ausführungsbeispiels. In dieser Variante 1C'' sind die oberen Wände 21 und die unteren Wände 22 eines jeden Schlitzes 7 an deren hinteren Enden 23 abgerundet. Die oberen Wände 21 und die unteren Wände 22 eines jeden Schlitzes 7 können wenn gewünscht auch an deren vorderen Enden abgerundet sein. Wenn gewünscht, kann weiterhin, wie in der Zeichnung gezeigt ist, jede Schaufel 2 ein konisch zulaufendes inneres Ende aufweisen, so dass der Luftstrom in dem Luftstromkanal 3 noch ruhiger verläuft, wenn sich der Rotor 1C'' dreht.
8 zeigt einen Teil eines Kreisellüfters mit Mehrschaufelrotor 1D, der ein viertes Ausführungsbeispiel darstellt. In diesem Ausführungsbeispiel besteht jede gekrümmte Schaufel 2 aus einem in radialer Richtung gesehen äußeren Teil 24, der einen größeren Krümmungsradius (z. B. 18,2 mm) aufweist, und aus einem in radialer Richtung gesehen inneren Teil 25, der einen kleineren Krümmungsradius (z. B. 6,7 mm) aufweist, wobei die beiden Radi durch ein entsprechend gekrümmtes Zwischenteil glatt miteinander verbunden sind. Bei einer solchen Gestalt einer jeden Schaufel 2 kann die Luft ruhig in den Luftstromkanal 3 einfließen, ohne nennenswert an die Vorderseite 4 der Schaufel 2 zu stoßen.
9 zeigt einen Teil eines Kreisellüfters mit Mehrschaufelrotor 1D', der eine Variante des Rotors 1D in 8 darstellt. In dieser Variante beträgt der Krümmungsradius des in radialer Richtung gesehen äußeren Teils 24 jeder Schaufel 2 21,7 mm und der des inneren Teils 25 beträgt 5,4 mm. Der Grund für den Vorteil der Rotoren 1D und 1D', die in 8 und 9 begeigt sind, erklärt sich wie folgt.
10 zeigt eine der gekrümmten Schaufeln 2, die in einem herkömmlichen Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotor verwendet werden. Bei dieser Schaufel 2 sind die Krümmungsradi des in radialer Richtung gesehen äußeren Teils und des inneren Teils identisch und betragen 9,4 mm. Der Neigungswinkel einer jeden Schaufel 2 relativ zu einer gedachten innenliegenden zylindrischen Oberfläche ist vergleichsweise groß und beträgt 62°. Bei dieser Anordnung stößt die Luft, die in den Luftstromkanal 3 fließt, hart gegen die konkave Vorderseite 4 einer jeden Schaufel 2, was zu einem beträchtlichen Leistungsverlust des Lüfters führt.
11 zeigt eine der gekrümmten Schaufeln 2, die in einem weiteren herkömmlichen Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotor verwendet werden. Jede gekrümmte Schaufel 2 enthält einen in radialer Richtung gesehen äußeren Teil 24, der einen größeren Krümmungsradius (z. B. 19,1 mm) aufweist, und einen in radialer Richtung gesehen inneren Teil 25, der einen kleineren Krümmungsradius (z. B. 10,4 mm) aufweist, wobei die beiden Radi durch ein entsprechend gekrümmtes Zwischenteil glatt miteinander verbunden sind. Der Neigungswinkel einer jeden Schaufel 2 relativ zu einer gedachten innenliegenden zylindrischen Oberfläche ist vergleichsweise groß und beträgt 62°. Daher weist dieser Rotor ebenfalls die Nachteile des Rotors aus 10 auf.
Im Falle der oben erwähnten Rotoren 1D und 1D', die in 8 und 9 gezeigt sind, ist der Neigungswinkel einer jeden Schaufel 2 vergleichsweise klein und beträgt 42° bzw. 25°. Aus diesem Grund kann die Luft ruhig in den Luftstromkanal 3 fließen, ohne hart an die Vorderseite 4 der Schaufel 2 zu stoßen.
Wenn der herkömmliche Rotor aus 10 und der Rotor 1D aus 8 als Teststücke verwendet werden, haben Computersimulationstests ergeben, dass sich der statische Druck von 333,9 Pa auf 351,7 Pa erhöht, dass sich der spezifische Geräuschpegel von 16,3 dB(A) auf 15,6 dB(A) verringert, und dass sich der Gesamt- Druck- Wirkungsgrad von 36,0% auf 36,7% erhöht.
Aus verschiedenen Computersimulationstests haben die Antragsteller die folgenden Informationen erhalten.
Wenn der Neigungswinkel einer jeden gekrümmten Schaufel relativ zu einer gedachten innenliegenden zylindrischen Oberfläche kleiner als 50° ist, erzielt der Lüfter eine zufriedenstellende Funktion. Diese vorteilhafte Tatsache gilt unabhängig vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Schlitzes 7.
Die 12 bis 21 zeigen Teile anderer Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotoren 1E bis 1L, welche die bevorzugten Ausführungsbeispiele darstellen. Diese Rotoren 1E bis 1L können durch Spritzgussverfahren unter Verwendung einer sogenannten Axialzugform hergestellt werden, die verglichen mit einer sogenannten Radialzugform einen einfachen Aufbau aufweist. In der Form vom Axialtyp werden paarweise angeordnete Formen in axialer Richtung gefüllt.
Bei dem Rotor 1E in 12 werden erste und zweite ringförmige Endplatten 11 und 13 verwendet, zwischen denen die kreisförmig angeordneten gekrümmten Schaufeln 2 eingeklemmt werden. Der Rotor 1E erhält dadurch einen robusten Aufbau. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, besitzt jede Schaufel 2 ein unteres Ende, dessen in radialer Richtung gesehen innerer Teil in einem Stück mit einem in radialer Richtung gesehen äußeren Teil der ersten Endplatte 11 verbunden ist, sowie ein oberes Ende, dessen in radialer Richtung gesehen äußerer Teil in einem Stück mit der zweiten Endplatte 13 verbunden ist. Die erste Endplatte 11 besitzt ein kegelförmig geformtes Halterteil 12, das mit einer Ausgangswelle eines Elektromotors (nicht gezeigt) verbunden ist. Ein innerer Durchmesser der zweiten Endplatte 13 ist größer als ein äußerer Durchmesser der ersten Endplatte 11. Dadurch überlappen sich die erste und die zweite Endplatte nicht, wenn der Rotor 1E in axialer Richtung betrachtet wird. Durch diese nicht- überlappende Gestaltung der beiden Endplatten 11 und 13 ist die Verwendung einer Axialzug-Spritzgussform möglich.
Wie in der Zeichnung gezeigt ist, wird jede der gekrümmten Schaufeln 2 mit einem langgezogenen Schlitz 7 gebildet, der sich in dem in radialer Richtung gesehen inneren Teil der Schaufel befindet. Jeder dieser Schlitze 7 geht an seinem unteren Ende in eine rechteckige Öffnung 14 in der ersten Endplatte 11 über. Die Öffnung 14 ist größer als die Querschnittsfläche des Schlitzes 7. Es muss erwähnt werden, dass die Öffnungen 14 von den Distanzstücken (nicht gezeigt) einer Form herrühren, die beim Spritzguss in der Form verblieben sind.
Bei dem Rotor 1F in 13 wird eine erste ringförmige Endplatte 11a verwendet, auf welche die kreisförmig angeordneten gekrümmten Schaufeln 2 gesetzt werden. Die erste Endplatte 11a besitzt ein kegelförmig geformtes Halterteil 12, welches in seinem Zentrum eine Nabe mit Mittelöffnung aufweist (nicht gezeigt). Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, befindet sich eine Ausgangswelle eines Elektromotors mit der erhöhten Stelle in Eingriff, um so den Rotor 1F anzutreiben. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, weist jedes zweite Paar der Schaufeln 2 obere Teile auf, die durch eine Brücke 12a verbunden sind, welche einen gekrümmten Innenteil aufweist. Die erste ringförmige Endplatte 11a weist an den Stellen, die den Brücken 12a gegenüber liegen, Öffnungen 20 auf. Jede gekrümmte Schaufel 2 wird mit einen langgezogenen Schlitz 7 gebildet, der sich an ihrer in radialer Richtung gesehen inneren Seite befindet. Jeder Schlitz 7 geht an seinem unteren Ende in eine entsprechende Öffnung 20 über. Auf Grund dieser Gestalt des Rotors 1F, ist der Spritzguss zur Herstellung des Rotors 1 verglichen mit der Herstellung des oben erwähnten Rotors 1E vergleichsweise einfach zu bewerkstelligen.
Der Rotor 1G in 14 ist im Wesentlichen identisch wie der Rotor 1F in 13 aufgebaut, mit folgender Ausnahme.
Bei dem Rotor 1G sind in dem in radialer Richtung gesehen inneren Teil einer jeden gekrümmten Schaufel 2 anstelle eines Schlitzes 7 zwei Schlitze 7a und 7b gebildet, die auf einer Linie liegen, wie in der Zeichnung gezeigt ist. Die beiden Schlitze 7a und 7b sind so angeordnet, dass sich zwischen ihnen eine Brücke 2a befindet. Die mechanische Belastbarkeit einer jeden Schaufel 2 wird dadurch im Vergleich zu dem Rotor 1F erhöht.
Der Rotor 1N in 15 ist im Wesentlichen identisch wie der Rotor 1G in 14 aufgebaut, mit folgender Ausnahme.
Der Rotor 1N weist weiterhin eine zweite ringförmige Endplatte 13 auf, mit der das obere Ende einer jeden Schaufel 2 in einem Stück verbunden ist, etwa so wie bei dem Rotor 1E in 12.
Der Rotor 1I in den 16 und 17 ist ähnlich dem Rotor 1E in 12 aufgebaut, mit folgenden Ausnahmen. Es muss erwähnt werden, dass 17 einen vergrößerten Schnitt B-B aus 16 darstellt.
Bei dem Rotor 1I in 16 sind in jeder der gekrümmten Schaufeln 2 anstelle des Schlitzes 7 zwei Schlitze 7a und 7b gebildet. Der obere Schlitz 7a weist einen oberen Teil auf, der von einer erhöhten Brücke 2b überdeckt wird. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, ist jede der erhöhten Brücken 2b auf der konvexen Rückseite 5 der Schaufel 2 angebracht. Die erste Endplatte 11 weist an Teilen, die der erhöhten Brücke 2b gegenüber liegen, Öffnungen 27 auf. Diese Öffnungen 27 befinden sich also an den konvexen Rückseiten 5 der Schaufeln 2. Es muss erwähnt werden, dass die Öffnungen 27 von den Distanzstücken (nicht gezeigt) einer Form herrühren, die beim Spritzguss in der Form verblieben sind. Durch die erhöhte Brücke 2b wird die mechanische Belastbarkeit einer jeden Schaufel 2 erhöht.
Der Rotor 1J in den 18 und 19 ist im Wesentlichen identisch mit dem Rotor 1I in den 16 und 17 aufgebaut, mit folgenden Ausnahmen. Es muss erwähnt werden, dass 19 einen vergrößerten Schnitt C-C aus 18 darstellt.
Bei dem Rotor 1J in 18 ist die Hälfte der erhöhten Brücken 2b auf den konkaven Vorderseiten 4 der Schaufeln 2 gebildet. Das heißt, die erhöhten Brücken 2b sind abwechselnd auf den Vorderseiten 4 und den Rückseiten 5 der Schaufeln 2 gebildet. Die erste Endplatte 11 weist an Teilen, die den erhöhten Brücken 2b gegenüber liegen, Öffnungen 28 auf. Jede dieser Öffnungen 28 erstreckt sich genau zwischen zwei benachbarten Schaufeln 2.
20 zeigt eine erhöhte Brücke 2b, die in dem Rotor 1K verwendet wird. Der Rotor 1K ist im Wesentlichen identisch mit dem Rotor 1H in 16 und 17, mit folgenden Ausnahmen.
Wie in 20 gezeigt ist, erstreckt sich bei dem Rotor 1K jede Öffnung 27 in der ersten Endplatte 11 hin zu einem Teil 27a, das sich an der konkaven Vorderseite 4 der Schaufel 2 befindet.
21 zeigt ein Brückenteil, das in dem Rotor 1L verwendet wird. Bei dem Rotor 1L besteht das Brückenteil aus einer ersten erhöhten Brücke 2b auf der Rückseite 5 der Schaufel 2 und einer zweiten erhöhten Brücke 2b' auf der Vorderseite 4 der Schaufel 2. Jeder der Öffnungen 27 in der ersten Endplatte 11 erstreckt sich hin zu einem Teil 27b an der konkaven Vorderseite 4 der Schaufel 2.
Um die Leistung der vorliegenden Erfindung zu untersuchen, wurden die folgenden Leistungsprüfungen an dem herkömmlichen Rotor in 35, dem Rotor 1X in 37 entsprechend der Erfindung und dem Rotor 1A in 1 entsprechend der Erfindung durchgeführt.
Bei diesen Tests wurden die Rotoren mit Hilfe eines Elektromotors bei drei verschiedenen Geschwindigkeiten gedreht, um drei verschiedene Fördermengen von 7 m³/min, 8 m³/min und 9 m³/min zu erzielen. Dabei wurden der statische Druck, die Eingangsleistung (Verbrauch), der Wirkungsgrad, der Gesamtdruck, der Geräuschpegel und der spezifische Geräuschpegel bei jeder dieser Fördermengen gemessen. Bei allen getesteten Rotoren betrug der äußere Durchmesser 158 mm, die axiale Länge 75 mm und die Anzahl der Schaufeln 43. Der verwendete Elektromotor war ein 12 V DC- Motor mit einem Drehmoment von 4.7 kgcm und einer Drehzahl von 2955 U/min.
Wie in 22 gezeigt ist, wurde jeder der Rotoren zur Untersuchung des Geräuschpegels und des spezifischen Geräuschpegels in ein Gebläsegehäuse 16 gesetzt, das mit einem Kanal 15 verbunden war, und drei Mikrophone 17a, 17b und 17c wurden in gleichen Abständen um das Gebläsegehäuse angeordnet. Der Abstand zwischen dem Zentrum des Gebläsegehäuses und den Mikrophonen betrug jeweils 1 m.
Die Ergebnisse der Tests sind in den Tabellen I und II (siehe Seiten 18 und 19) sowie in dem Diagramm in 23 dargestellt.
Aus den Ergebnissen haben die Antragsteller folgende Tatsachen herausgefunden.

(a) Leistung des Gebläses (statischer Druck) Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, zeigten die Rotoren 1X und 1A der Erfindung eine leichte Verbesserung der Leistung im Vergleich mit dem herkömmlichen Rotor.
(b) Geräuschpegel

Wie aus Tabelle 2 und dem Diagramm in 23 hervorgeht, zeigten die Rotoren 1X und 1A der Erfindung eine Verbesserung um etwa 0,5 bis 1,5 dB im Vergleich mit dem herkömmlichen Rotor. Hinsichtlich des spezifischen Geräuschpegels zeigten die Rotoren 1X und 1A der Erfindung eine Verbesserung um etwa 0,8 bis 12 dB bzw. 1,5 bis 2,0 dB im Vergleich mit dem herkömmlichen Rotor. Es muss erwähnt werden, dass die Leistungskurven in dem Diagramm in 23 mit Referenz zu dem durchschnittlichen Wert der Geräuschpegel gezeichnet wurden.
Die 24 bis 32 zeigen andere Kreisellüfter mit Mehrschaufelrotoren 1M bis 1R entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Die 24 bis 27C zeigen den Rotor 1M, der ein dreizehntes Ausführungsbeispiel der Erfndung darstellt. Wie in 24 gezeigt ist, wird der Rotor 1M im praktischen Einsatz in einem Gehäuse 102 einer Lufteinlasseinheit 101 installiert. Das Gehäuse weist eine Außenluft- Einlassöffnung 105 und eine Innenluft- Einlassöffnung 106 auf. Diese beiden Öffnungen 105 und 106 werden wahlweise durch eine Einlasstür 107 verschlossen. In dem Gehäuse 102 ist ein trompetenförmiges Teil 108 definiert. Unter dem trompetenförmigen Teil ist der Rotor 1M drehbar installiert. Ein Elektromotor 103 treibt den Rotor 1M an. Wenn sich der Rotor 1M nach Anlauf des Elektromotors 103 in eine vorgegebene Richtung dreht, fließt Luft in den Rotor 1M und von da aus wird radial auswärts geblasen, wie durch die Pfeile angedeutet.
Wie am besten in 25 gezeigt ist, enthält der Rotor 1M ein erstes Rotorteil 111 und ein zweites Rotorteil 112, die koaxial miteinander verbunden sind. Es muss erwähnt werden, dass sich der in 25 gezeigte Rotor 1M in vormontiertem Zustand befindet.
Das erste Rotorteil 111 enthält ein kegelförmiges Halterteil 114, welches in seinem Zentrum eine Nabe 113 mit Mittelöffnung aufweist. Obwohl dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, befindet sich eine Ausgangswelle eines Elektromotors 103 in Eingriff mit der Nabe 113 mit Mittelöffnung, so dass diese angetrieben wird.
Kreisförmig angeordnete gekrümmte Schaufeln 115 sind aus einem Stück mit einem randlagigen Bereich des Halterteils 114 verbunden. Wie in den 26A und 26B gezeigt ist, sind die gekrümmten Schaufeln 115 in gleichmäßigen Abständen kreisförmig um eine gemeinsame Drehachse herum angeordnet und weisen genau die konstruktiven Eigenheiten auf, die weiter oben beschrieben wurden. Jede der gekrümmten Schaufeln 115 weist einen Schlitz 118 in der oben erläuterten Form auf.
Wie aus den 25, 26A und 26B entnommen werden kann, wird eine obere ringförmige Endplatte 116 unlösbar mit den oberen Enden der Schaufeln 115 verbunden. Der äußere Durchmesser D1 der ringförmigen Endplatte 116 ist im Wesentlichen identisch mit dem Durchmesser eines imaginären Kreises, der von den in radialer Richtung gesehen äußeren Enden der Schaufeln 115 gebildet wird, während der innere Durchmesser D2 der ringförmigen Endplatte 116 im Wesentlichen identisch oder etwas größer als ein äußerer Durchmesser des kegelförmigen Halterteils 114. Auf Grund dieser Gestalt ist der Spritzguss zur Herstellung des ersten Rotorteils 111 mit Hilfe einer einfachen Gussform leicht zu bewerkstelligen.
Wie in 25 zu sehen ist, besteht das zweite Rotorteil 112 aus einer unteren ringförmigen Endplatte 121, auf der die kreisförmig angeordneten gekrümmten Schaufeln 122 stehen. Die gekrümmten Schaufeln 122 sind in gleichen Abständen kreisförmig um eine gemeinsame Drehachse herum angeordnet und weisen die oben beschriebenen konstruktiven Merkmale auf. Jede der gekrümmten Schaufeln 122 weist einen Schlitz 125 auf, der wie oben beschrieben aufgebaut ist.
Wie aus 25 entnommen werden kann, wird ein oberes ringförmiges Endstück 123 (ein Kragen) ist auf die oberen Enden der Schaufeln 122 gesteckt und unlösbar mit ihnen verbunden. Die Endplatte 123 enthält einen Saum 123a und ein röhrenförmiges Stück 123b, das an das Trompetenstück 108 des Gehäuses 102 passt. Der äußere Durchmesser D3 der unteren ringförmigen Endplatte 121 ist im Wesentlichen gleich oder etwas kleiner als der innere Durchmesser D2 der ringförmigen Endplatte 116 des ersten Rotorteils. Dadurch kann das zweite Rotorteil 112 passend koaxial auf das erste Rotorteil 111 gesetzt werden, indem die Endplatte 121 auf die Endplatte 116 passt. Der innere Durchmesser D4 der Endplatte 121 ist gleich dem eines imaginären Kreises, der durch die in radialer Richtung gesehenen inneren Enden der Schaufeln 122 definiert wird. Auf Grund dieser Gestalt ist der Spritzguss zur Herstellung des zweiten Rotorteils 112 mit Hilfe einer einfachen Gussform leicht zu bewerkstelligen.
Die Art und Weise der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Rotorteil 111 und 112 ist in 27A dargestellt, das einen vergrößerten Schnitt F-F aus 25 zeigt. Die Schnitte G-G und H-H sind entsprechend in den 27B und 27C gezeigt.
Wie aus diesen Zeichnungen hervorgeht, weist die ringförmige Endplatte 116 des ersten Rotorteils 111 an einer Außenseite eine Mehrzahl von gekrümmten Nuten 117 auf, während die ringförmige Endplatte 121 des zweiten Rotorteils 112 an einer Außenseite eine Mehrzahl von gekrümmten Nuten 124 aufweist. Die gekrümmten Nuten 117 in der Endplatte 116 nehmen die unteren Enden der gekrümmten Schaufeln 122 des zweiten Rotorteils 112 auf, und die gekrümmten Nuten 124 der Endplatte 121 nehmen die oberen Enden der gekrümmten Schaufeln 115 des ersten Rotorteils 111 auf. Durch die Anwendung von Ultraschall- Vibration auf die passenden Teile zwischen einer jeden Schaufel 116 bzw. 121 und den Schaufeln 122 bzw. 115, werden die passenden Teile fest miteinander verbunden. Anstelle der Ultraschall-Verbindung kann selbstverständlich auch Klebstoff verwendet werden.
Bei Verwendung eines ersten und eines zweiten Rotorteils 111 und 112 sind verschiedene Typen und Größen des Rotors 1M des dreizehnten Ausführungsbeispiels möglich. Durch Veränderung der Kombination zwischen den zwei Rotorteilen 111 und 112 kann ein Rotor mit gewünschter Form und Größe leicht hergestellt werden.
28 zeigt den Rotor 1N eines vierzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dieser Rotor 1N stellt den ersten Rotorteil 111 des Rotors 1M aus dem oben beschriebenen dreizehnten Ausführungsbeispiel dar.
29 zeigt den Rotor 1O eines fünfzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Der Rotor 1O ist in vormontiertem Zustand dargestellt. Der Rotor 1O ist im Wesentlichen identisch mit dem oben erwähnten Rotor 1N, mit der Ausnahme dass in diesem fünfzehnten Ausführungsbeispiel ein Kragen 131 verwendet wird. Der Kragen 131 ist unlösbar mit der ringförmigen Endplatte 116 verbunden.
30 zeigt den Rotor 1P eines sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dieser Rotor 1P stellt eine Variante des oben erwähnten Rotors 1N aus 28 dar. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, weist das kegelförmige Halterteil 114 eine flachere Gestalt auf, als jenes des Rotors 1N, so dass sich die Nabe 113 mit Mittelöffnung hinter der Endplatte 116 befindet.
31 zeigt den Rotor 1Q eines siebzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Ähnlich wie der Rotor 1M aus 25 enthält der Rotor 1Q dieses Ausführungsbeispiels ein erstes Rotorteil 111 und ein zweites Rotorteil 112, die koaxial verbunden sind. Es muss erwähnt werden, dass sich der Rotor 1Q in 31 in einem vormontierten Zustand befindet.
Das erste Rotorteil 111 dieses Rotors 1Q ist dünner als jenes des Rotors 1M aus 25, während das zweite Rotorteil 112 identisch mit jenem des Rotors 1M ist.
32 zeigt den Rotor 1R eines achtzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, enthält der Rotor 1R dieses Ausführungsbeispiels eine kreisförmige Platte 141 und ein Rotorteil 112 auf, das identisch mit jenem des Rotors 1M aus 25 ist. Das Rotorteil 112 ist koaxial auf die kreisförmige Platte 141 aufgesteckt und unlösbar mit ihr verbunden. Die kreisförmige Endplatte 141 weist einen ringförmigen Einschnitt 142 auf, der die ringförmige Endplatte 121 passend aufnimmt.

Claims

Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter mit: – einer Mehrzahl von gekrümmten Schaufeln (2, 115, 122), die um eine gemeinsame Drehachse kreisförmig in gleichmäßigen Abständen, die einen gekrümmten Luftstromkanal (3) zwischen allen benachbarten Schaufeln (2, 115, 122) bilden, angeordnet sind, wobei jede gekrümmte Schaufel (2, 115, 122) eine konkave vordere und konvexe hintere Oberfläche (4, 5) hat, die sich in Längsrichtung parallel mit der Drehachse erstrecken; – einer unteren, ringförmigen Endplatte (11, 121) in Bezug auf eine axiale Richtung der Drehachse, um daran eines der Enden der Schaufeln (2, 115, 122) einzusetzen, wobei ein radiales äußeres Teil (9) jeder Schaufel (2, 115) einen Krümmungsradius hat, der größer als jener eines radial inneren Teiles (8) der Schaufel (2, 115, 122) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das radial innere Teil (8) jeder Schaufel (2, 115, 122) mit einem Schlitz (7, 118, 125) versehen ist, der sich parallel mit der Drehachse erstreckt, wobei eine Dicke (W7) des Schlitzes (7, 118, 125) in radialer Richtung in Bezug zu der Drehachse kleiner als 1/5 eines Teiles des Luftströmungskanales (3) ist, an dem der Schlitz (7, 118, 125) geschaffen worden ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (W7) des Schlitzes (7, 118, 125) in radialer Richtung in Bezug auf die Drehachse größer als 1/20 desjenigen des Teiles des Luftströmungskanales (3) ist, an dem der Schlitz (7, 118, 125) geschaffen worden ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schlitz (7, 118, 125) nach außen krümmt, da er sich in der gekrümmten Schaufel (2, 115, 122) von einer konkaven vorderen Oberfläche (4) zu einer konvexen hinteren Oberfläche (5) erstreckt.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Winkel 87, gebildet zwischen einer gedachten Ebene (X), die gleichmäßig durch den Schlitz (7, 118, 125) hindurchgeht, und einer weiteren gedachten Ebene (Y), die flach eine gedachte zy lindrische Oberfläche berührt, die sich koaxial rund um die Drehachse erstreckt, der einer folgenden Ungleichung genügt: 90° < θ7 < 180°.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter, dadurch gekennzeichnet, dass das der Winkel θ7 aus der folgenden Gleichung berechnet wird: θ7 = n – tan–1 (UN),wobei: U eine Radialgeschwindigkeit in den Luftströmungskanal (3) eingeführter Luft ist, V eine Drehrichtungsgeschwindigkeit der Luft ist, die in dem Luftströmungskanal (3) nahe des Schlitzes (7, 118, 125) strömt.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach dem Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das der Winkel θ7 ungefähr 100° bis 160° ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine obere ringförmige Endplatte (13, 116) in Bezug auf die radiale Richtung der Drehachse, um darauf die anderen Enden der Schaufeln (2, 115, 122) zu zusetzen.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das jede gekrümmte Schaufel (2) ein unteres Ende in Bezug auf die axiale Richtung der Drehachse hat, wobei ein radial inneres Teil des unteren Endes mit dem radial äußeren Teil der unteren ringförmigen Endplatte (11) einstückig verbunden ist, und ein oberes Ende in Bezug auf die axiale Richtung der Drehachse hat, wobei ein radial äußeres Teil des oberen Endes mit der zweiten ringförmigen Platte (13) einstückig verbunden ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die untere ringförmige Endplatte (11) mit einem kegelförmigen Halterteil (12) gebildet ist, das vorgesehen ist, mit einer Ausgangswelle eines Elektromotors (103) verbunden zu werden.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendurchmesser der oberen ringförmigen Endplatte (13) größer als ein Außendurchmesser der unteren ringförmigen Endplatte (11) ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (7) an dem unteren Ende der Schaufel (2) mit einer rechteckigen Öffnung (14), gebildet in der unteren ringförmigen Endplatte (11), verschmolzen ist, wobei eine Größe der rechteckigen Öffnung (14) größer als ein Querschnittbereich des Schlitzes (7) ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Schaufeln (2) obere Abschnitte in Bezug auf die axiale Richtung der Drehachse haben, wobei die oberen Abschnitte durch eine Brücke (12a), die einen gekrümmten Innenabschnitt hat, verbunden sind, und die untere ringförmige Endplatte (11) mit Öffnungen (20) an Abschnitten gebildet ist, die den Brücken (12a) zugewandt sind.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (7) jeder Schaufel (2) zwei Schlitzteile (7a, 7b) aufweist, die durch ein Brückenteil (2a), gebildet durch die Schaufel (2), ausgerichtet und getrennt sind.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet, durch eine obere ringförmigen Endplatte (13) in Bezug auf die axiale Richtung der Drehachse, mit der obere Enden der Schaufeln (2) in Bezug auf die axiale Richtung der Drehachse einstückig verbunden sind.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (7) untere und obere Schlitzteile (7a, 7b) in Bezug auf die axiale Richtung der Drehachse aufweist, wobei die unteren und oberen Schlitzteile (7a, 7b) durch einen Brückeabschnitt, gebildet durch die Schaufel (2), ausgerichtet und getrennt sind, wobei das obere Schlitzteil (7a) einen oberen Abschnitt in Bezug zu der axialen Richtung der Drehachse hat, wobei der obere Abschnitt durch eine erhöhte Brücke (2b), gebildet durch die Schaufel (2), gekreuzt wird, und die untere ringförmigen Endplatte (11) mit Öffnungen (27, 28) an Abschnitten gebildet ist, die den erhöhten Brücken (2b) zugewandt sind.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte Brücke (2b) auf der konvexen hinteren Oberfläche (5) jeder Schaufel (2) vorgesehen ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hälfte jeder der erhöhten Brücken (2b) auf der konkaven vorderen Oberfläche (4) der Schaufel (2) vorgesehen ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede der Öffnungen (28), gebildet in der unteren ringförmigen Endplatte (11), zwischen einer hinteren Seite, ausgesetzt zu der konvexen hinteren Obertläche (5) der Schaufel (2), und der vorderen Seite, ausgesetzt zu der konkaven vorderen Seite (4) der Schaufel (2), erstreckt.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass jede erhöhte Brücke einen ersten erhöhten Teil (2b), gebildet auf der konvexen hinteren Obertläche (5) der Schaufel (2), und einen zweiten erhöhten Teil (2b'), gebildet auf der konkaven oberen Oberfläche (4) der Schaufel (2), aufweist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die untere ringförmige Endplatte (121) mit einem kegelförmigen Halterteil (114) gebildet ist, das vorgesehen ist, um mit einer Ausgangswelle eines Elektromotors (103) verbunden zu werden.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das kegelförmige Halterteil (114) mit einer Nabe mit Mittelöffnung (113) gebildet ist, in die die Ausgangswelle des Motors (103) eingepasst wird.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das die Nabe mit Mittelöffnung (113) axial nach außen von einem Ende der kreisförmig angeordneten gekrümmten Schaufel (115) vorspringt.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 20 bis 22, gekennzeichnet durch ein Verkleidungsteil (123), das mit der unteren ringförmigen Endplatte (121) einstückig verbunden ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe mit Mittelöffnung (113) hinter der unteren ringförmigen Endplatte (121) positioniert ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein erstes Kreisellüfterteil (111), das eine erste Gruppe der gekrümmten Schaufeln (115) und eine erste ringförmige Endplatte (116) enthält, mit denen eines der Enden der ersten Gruppe der Schaufeln (115) einstückig verbunden sind, und ein zweites Kreisellüfterteil (112), das eine zweite Gruppe der gekrümmten Schaufeln (122) und eine zweite ringförmigen Endplatte (123) enthält, mit denen eines der Enden der zweiten Gruppe der Schaufeln (122) einstückig verbunden sind, wobei die ersten und die zweiten Kreisellüfterteile (111, 112) zueinander koaxial und einstückig in solch einer Weise verbunden sind, dass die ersten und zweiten ringförmigen Endplatten (116, 123) koaxial gekuppelt sind.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite ringförmige Endplatte (123) in die erste ringförmige Endplatte (116) eng eingepasst ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die erste nngförmige Endplatte (116) mit einer Mehrzahl von gekrümmten Nuten (117) gebildet ist, in die eines der Enden der zweiten Gruppe der Schaufeln (122) aufgenommen ist, und die zweite ringförmige Endplatte (123) mit einer Mehrzahl von gekrümmten Nuten (124) gebildet ist, in die eines der Enden der ersten Gruppe der Schaufeln (115) aufgenommen ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das die erste ringförmige Endplatte (116) und die zweite Gruppe der Schaufeln (122) durch ein Ultraschall- Haftverbindungsverfahren einstückig verbunden sind, und die zweite ringförmige Endplatte (123) und die erste Gruppe der Schaufeln (115) durch ein Ultraschall- Haftverbindungsverfahren einstöckig verbunden sind.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein kreisförmiges Plattenteil (141), das ein kegelförmiges Halterteil und ein Kreisellüfterteil (112) hat, die die kreisförmig angeordneten gekrümmten Schaufeln (122) und die untere ringförmige Endplatte (121) enthalten, wobei das Kreisellüfterteil (112) koaxial eingesetzt und mit dem kreisförmigen Plattenteil (141) verbunden ist.
Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das kreisförmige Plattenteil (141) mit einer ringförmigen Aussparung (142) gebildet ist, in die die untere ringförmige Endplatte (121) eng eingepasst ist.