DE202011004708U1

DE202011004708U1 - fan

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Publication number: DE202011004708U1
Application number: DE202011004708U
Authority: DE
Original assignee: Ziehl Abegg SE
Current assignee: Ziehl Abegg SE
Priority date: 2010-08-12
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2011-07-14
Anticipated expiration: 2021-04-02

Abstract

Ventilator, insbesondere für den Einsatz in der Klima- und Kältetechnik, bestehend aus einem Gehäuse, einem Flügelrad, welches um eine zentrale Achse drehbar gelagert ist, einem Antriebsmotor, und einem Schutzgitter, dadurch gekennzeichnet, dass in dem einteilig aus Kunststoff gefertigten Gehäuse (1) die Strömungselemente Einlaufdüse (1.1), zylinderförmige Strömungsführung (1.2), Nachleitflügel (1.3) und Diffusor (1.5) integriert sind, wobei die Nachleitflügel (1.3) gleichzeitig die Befestigung der Motoranbindung (1.4) an die äußere Kontur übernehmen, und eine Vorrichtung an Gehäuse (1) vorhanden ist, an welcher das Schutzgitter (3), insbesondere als Maschengitter, angebracht werden kann, sowie dass die radial außen liegenden Flügelenden (2.3) der Flügel (2.1) des Flügelrades (2) als spezielle Strömungselemente (Winglets) ausgebildet sind welche einen besonders geringen Abstand zur Seitenwand (1.2) haben, sowie dass der Antriebsmotor (5) ein Außenläufermotor ist, welcher entweder als Drehstrom-Asynchronmotor (AC) oder als elektronisch kommutierter Gleichstrommotor (EC) ausgeführt ist.Fan, especially for use in air conditioning and refrigeration technology, consisting of a housing, an impeller which is rotatably mounted about a central axis, a drive motor, and a protective grille, characterized in that the housing (1 ) the flow elements inlet nozzle (1.1), cylindrical flow guide (1.2), guide vanes (1.3) and diffuser (1.5) are integrated, with the guide vanes (1.3) simultaneously securing the motor connection (1.4) to the outer contour and a device Housing (1) is present, on which the protective grille (3), in particular as a mesh, can be attached, and that the radially outer wing ends (2.3) of the blades (2.1) of the impeller (2) are designed as special flow elements (winglets) are which have a particularly small distance from the side wall (1.2), and that the drive motor (5) is an external rotor motor, which is either D Rehstrom asynchronous motor (AC) or as an electronically commutated direct current motor (EC).

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilator bestehend aus einem einteiligen Gehäuse aus Kunststoff mit den integrierten Elementen Einlaufdüse, zylindrische Strömungsführung, Diffusor, Nachleitflügeln und dem daran befestigen Motorträger, einem Flügelrad welches um eine zentrale Achse drehbar gelagert ist bestehend aus einer zentralen Nabe und daran befestigten Flügeln mit Strömungselementen (Winglets) an den radial äußeren Enden, einem elektrischen Antriebsmotor, der als Außenläufermotor entweder in AC oder EC Technologie ausgeführt ist sowie einem Schutzgitter, das an einer dafür vorgesehenen Vorrichtung des Gehäuses angebracht werden kann.The invention relates to a fan consisting of a one-piece housing made of plastic with the integrated elements inlet nozzle, cylindrical flow guide, diffuser, Nachleitflügeln and the motor mount fixed thereto, an impeller which is rotatably mounted about a central axis consisting of a central hub and attached wings with Winglets at the radially outer ends, an electric drive motor, which is designed as an external rotor motor in either AC or EC technology and a protective grid, which can be attached to a device provided for this purpose of the housing.

Die WO 2004/094835 A1 beschreibt einen Lüfter mit einem Lüfterförderkanal und darin angeordneten Lüfterrad, welches um eine zentrale Achse drehbar ist und eine zentrale Nabe mit einem Außenumfang aufweist, auf welchem Lüfterflügel befestigt sind die sich mit ihren radialen Außenkanten bis zu einer nach außen begrenzenden Fläche erstrecken und welche sichelförmige Vorderkanten aufweisen und welche im Bereich des radial äußeren Randes mit Strömungselementen versehen sind, die für eine um diesen radial äußeren Rand von der Druckseite zur Saugseite verlaufende Ausgleichsströmung als Umströmungshindernisse ausgebildet sind.The WO 2004/094835 A1 describes a fan with a fan conveyor channel and fan disposed therein, which is rotatable about a central axis and has a central hub with an outer periphery on which fan blades are fixed which extend with their radial outer edges to an outwardly limiting surface and which crescent-shaped leading edges and which are provided in the region of the radially outer edge with flow elements which are designed for flow around this radially outer edge from the pressure side to the suction side compensating flow as Umströmungshindernisse.

Im Fan Noise Artikel „EXPERIMENTAL AEROACOUSTIC ANALYSIS OF EFFICIENT AUTOMOTIVE ENGINE COOLING FAN SYSTEM” 2003 , ist ein energieeffizienter Lüfter für den Einsatz in Fahrzeugkühlsystemen beschrieben, bestehend aus einem Flügelrad mit Motor eingebaut in einem Gehäuse, welches die funktionellen Elementen zylindrische Strömungsführung, Diffusor und Nachleitflügel in einem Bauteil integriert, wobei hier die kompakte Bauweise des Lüfters hervorgehoben ist.in the Fan Noise Article "EXPERIMENTAL AEROACOUSTIC ANALYSIS OF EFFICIENT AUTOMOTIVE ENGINE COOLING FAN SYSTEM" 2003 , an energy-efficient fan is described for use in vehicle cooling systems, consisting of an impeller with motor installed in a housing, which integrates the functional elements cylindrical flow guide, diffuser and guide vanes in one component, in which case the compact design of the fan is highlighted.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Ventilator zu offenbaren, der in einer kompakten Bauweise eine weitere Geräuschminderung sowie einen höheren Wirkungsgrad aufweist, wobei ein Schutzgitter gleich mit in den erfindungsgemäßen Ventilator integriert ist.The object of the invention is to disclose a fan, which has in a compact design, a further noise reduction and higher efficiency, with a protective grid is integrated with the same fan in the invention.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe einerseits dadurch gelöst, dass das einteilig aus Kunststoff bestehende Gehäuse (1) des Ventilators die für die Wirkungsgraderhöhung maßgeblichen Elemente Einlaufdüse (1.1), zylinderförmige Strömungsführung (1.2), Nachleitflügel (1.3) und Diffusor (1.5) in einem kompakten Bauteil integriert, wobei die Nachleitschaufeln gleichzeitig die Anbindung des Motorträgers (1.4) übernehmen, wobei die Verwendung von Außenläufermotoren eine besonders kompakte Bauweise erlaubt.According to the invention, this object is achieved on the one hand by the fact that the one-piece plastic housing ( 1 ) of the fan relevant for the increase in efficiency elements inlet nozzle ( 1.1 ), cylindrical flow guide ( 1.2 ), Guide vanes ( 1.3 ) and diffuser ( 1.5 ) integrated in a compact component, wherein the guide vanes at the same time the connection of the engine mount ( 1.4 ), wherein the use of external rotor motors allows a particularly compact design.

Andererseits, insbesondere hinsichtlich der Geräuschminderung, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass profilierte Flügel (2.2) und Nachleitflügel (1.3) verwendet werden, wobei die radial äußeren Enden (2.3) der Laufradflügel (2.2) mit Strömungselementen (Winglets) versehen sind und wobei der Kopfspalt zwischen Laufradflügel (2.2) und zylinderförmiger Strömungsführung (1.2) besonders klein ausgeführt ist, was erst durch Verwendung spezieller Kunststoffe und Spritzgusstechniken ermöglicht wird.On the other hand, in particular with regard to noise reduction, the object is achieved according to the invention in that profiled wings ( 2.2 ) and guide vanes ( 1.3 ), wherein the radially outer ends ( 2.3 ) the impeller blades ( 2.2 ) are provided with flow elements (winglets) and wherein the head gap between impeller blades ( 2.2 ) and cylindrical flow guide ( 1.2 ) is made particularly small, which is made possible only by using special plastics and injection molding techniques.

Das Gehäuse (1) übernimmt hier mehrere Funktionen gleichzeitig und benötigt dabei vergleichsweise geringen Bauraum. So übernimmt das Gehäuse (1) die Aufhängung des kompletten Flügelrads (2) mit seinem elektrischen Antriebsmotor (5), der als Außenläufermotor ausgebildet ist. Die Übertragung aller am Ventilator angreifenden Kräfte und Momente nach außen geschieht über die mit dem Motorträger und Gehäuse verbundenen Nachleitflügel (1.3). Diese Nachleitflügel (1.3), welche die Umfangskomponente der Abströmgeschwindigkeit reduzieren, tragen mit ihrer speziellen Profilierung wesentlich zur Erhöhung des statischen Wirkungsgrades des Ventilators bei.The housing ( 1 ) takes over several functions at the same time and requires relatively little space. So the housing takes over ( 1 ) the suspension of the complete impeller ( 2 ) with its electric drive motor ( 5 ), which is designed as an external rotor motor. The transmission of all forces and torques acting on the fan to the outside takes place via the guide vanes ( 1.3 ). These guide vanes ( 1.3 ), which reduce the peripheral component of the outflow velocity, contribute with their special profiling significantly to increase the static efficiency of the fan.

Die Einlaufdüse (1.1) des Gehäuses hat hierbei die Aufgabe, das Fluid aus dem saugseitigen Raum weitestgehend verlustarm zu beschleunigen und weist hierzu in Strömungsrichtung eine spezielle, sich verengende Kontur auf.The inlet nozzle ( 1.1 ) of the housing in this case has the task to accelerate the fluid from the suction-side space largely loss and has this purpose in the flow direction on a special, narrowing contour.

Um die Verluste und die Lärmentstehung, die durch den Spalt zwischen den Flügelblattspitzen (2.3) des Flügelrades (2) und dieser Seitenwand der zylinderförmigen Strömungsführung (1.2) verursacht werden, weiter zu minimieren, wird dieser Spalt sehr klein ausgeführt. Des Weiteren sorgen Strömungselemente (Winglets) (2.3) für eine deutlich reduzierte Geräuschentstehung.The losses and the formation of noise caused by the gap between the blade tips ( 2.3 ) of the impeller ( 2 ) and this side wall of the cylindrical flow guide ( 1.2 ), to further minimize, this gap is made very small. Furthermore, winglets ( 2.3 ) for a significantly reduced generation of noise.

Die Strömung gelangt stromab des Flügelrades (2), umgelenkt von den Nachleitflügeln (1.3), in den Diffusor (1.5), also in einen sich erweiternden Strömungskanal. Durch den Diffusor (1.5) wird insbesondere die axiale Komponente der Abströmgeschwindigkeit verringert, was zu einer weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades und damit der Leistungsfähigkeit des Ventilators beiträgt. An das Gehäuse (1) ist weiterhin strömungsausgangsseitig ein Schutzgitter (3), welches insbesondere als Maschengitter ausgeführt ist, befestigbar. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, dass Außenläufermotoren, entweder in AC oder in EC Technologie, verwendet werden. Dies erlaubt eine besonders kompakte Bauweise, wobei EC-Motoren noch einen zusätzlichen Wirkungsgradvorteil bringen.The flow passes downstream of the impeller ( 2 ), deflected by the guide vanes ( 1.3 ), into the diffuser ( 1.5 ), ie in a widening flow channel. Through the diffuser ( 1.5 ) In particular, the axial component of the outflow velocity is reduced, which contributes to a further increase in the efficiency and thus the performance of the fan. To the case ( 1 ) is further flow outlet side a protective grid ( 3 ), which is designed in particular as a mesh grid, fastened. Another aspect of the invention is that external rotor motors, either in AC or in EC technology, are used. This allows a particularly compact design, with EC motors still bring an additional efficiency advantage.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. The invention will be described in more detail using an exemplary embodiment.

Es zeigen:Show it:

1 einen Ventilator im Längsschnitt 1 a fan in longitudinal section

2 einen Ventilator in raumbildlicher Vorderansicht 2 a fan in three-dimensional front view

3 einen Ventilator in Draufsicht 3 a fan in plan view

4 einen Ventilator in raumbildlicher Hinteransicht 4 a fan in three-dimensional rear view

5 einen Ventilatorausschnitt mit Flügelrad und Nachleitflügel 5 a fan cutout with impeller and guide vanes

6 einen Ventilatorausschnitt mit Flügelkonturen 6 a fan cutout with wing contours

1 zeigt einen Ventilator, hier einen Axialventilator im Längsschnitt mit seinem Gehäuse (1), das in Strömungsrichtung eine speziell ausgebildete, sich verengende Kontur der Einlaufdüse (1.1) aufweist an die sich eine zylinderförmige Strömungsführung (1.2) sowie hieran ein sich erweiternder Strömungskanal, ein Diffusur (1.5) anschließt. In der engsten Stelle des Gehäuses (1), der zylinderförmigen Strömungsführung (1.2) ist das Flügelrad (2) angeordnet, dessen Flügelblattspitzen, welche als spezielle Strömungselemente (Winglets) ausgeführt sind, zur Minimierung der Lärmentstehung und Verluste des Wirkungsgrades einen nur sehr geringen Abstand zur zylinderförmigen Strömungsführung (1.2) aufweisen. Hinter dem Flügelrad (2) sind die mit dem Gehäuse (1) fest verbundenen Nachleitflügel (1.3) angeordnet, die nabeseitig mit dem Motorträger (1.4) fest verbunden sind, an welchem der Antriebsmotor (5) mitsamt Flügelrad (2) befestigt werden. Endseitig des Gehäuses (1) ist ein Schutzgitter (3) angeordnet, welches sowohl innerhalb als auch außerhalb des Diffusors (1.5) befestigbar ist. 1 shows a fan, here an axial fan in longitudinal section with its housing ( 1 ), which in the flow direction a specially formed, narrowing contour of the inlet nozzle ( 1.1 ) has a cylindrical flow guide ( 1.2 ) as well as an expanding flow channel, a diffuser ( 1.5 ). In the narrowest part of the case ( 1 ), the cylindrical flow guide ( 1.2 ) is the impeller ( 2 ), whose vane tips, which are designed as special flow elements (winglets), to minimize the noise and loss of efficiency only a very small distance from the cylindrical flow guide ( 1.2 ) exhibit. Behind the impeller ( 2 ) are the with the housing ( 1 ) fixedly connected Nachleitflügel ( 1.3 ) arranged on the hub side with the engine mount ( 1.4 ) are fixedly connected to which the drive motor ( 5 ) complete with impeller ( 2 ) are attached. End of the housing ( 1 ) is a protective grid ( 3 ), which both inside and outside the diffuser ( 1.5 ) is attachable.

2 zeigt den Axialventilator in einer schrägen Vorderansicht, bei dem im Gehäuse (1) die räumliche Anordnung des Flügelrades (2) mit Flügelradnabe (2.1) und Motor (5) dargestellt ist. Weiterhin dargestellt sind Befestigungsvorrichtungen (1.6) in der Einlaufdüse (1.1), die hier als Bohrungen ausgeführt sind. 2 shows the axial fan in an oblique front view, in which in the housing ( 1 ) the spatial arrangement of the impeller ( 2 ) with impeller hub ( 2.1 ) and engine ( 5 ) is shown. Also shown are fastening devices ( 1.6 ) in the inlet nozzle ( 1.1 ), which are designed here as holes.

3 zeigt den Axialventilator in der Draufsicht mit der Einlaufdüse (1.1), Flügelrad (2) und Schutzgitter (3). Hierbei kann die Außenform (1.11) der Einlaufdüse (1.1) nicht nur rund wie hier dargestellt, sondern auch eine quadratische, rechteckige oder eine andere Form aufweisen. 3 shows the axial fan in plan view with the inlet nozzle ( 1.1 ), Impeller ( 2 ) and protective grid ( 3 ). Here, the outer shape ( 1.11 ) of the inlet nozzle ( 1.1 ) not only round as shown here, but also have a square, rectangular or other shape.

In 4 ist der Axialventilator in einer schrägen Hinteransicht mit Schutzgitter (3) und mittig angeordnetem Klemmenkasten (4) dargestellt.In 4 is the axial fan in an oblique rear view with protective grid ( 3 ) and centrally arranged terminal box ( 4 ).

Klemmenkasten (4) kann sowohl am Schutzgitter (3) als auch am Motorträger (1.4) lösbar angebracht werden.Terminal box ( 4 ) can be connected both to the protective grid ( 3 ) as well as on the engine mount ( 1.4 ) are releasably attached.

5 zeigt einen Ausschnitt des Axialventilators mit Flügelrad und Nachleitflügel bei dem die Vorderkanten (2.21) der gewundenen Flügel (2.2) auf der Flügelradnabe (2.1) vorzugsweise konkav ausgebildet und in Drehrichtung sichelförmig voreilend angeordnet sind. Weiterhin ist dargestellt, dass die Nachleitflügel (1.3) mehrdimensional gewölbt sind wobei deren Vorderkanten (1.31) vorzugsweise sichelförmig und deren Hinterkanten (1.32) vorzugsweise gezackt oder wellenförmig ausgebildet sind. 5 shows a section of the axial fan with impeller and Nachleitflügel in which the leading edges ( 2.21 ) of sinuous wings ( 2.2 ) on the impeller hub ( 2.1 ) are preferably concave and arranged in the direction of rotation crescent-shaped leading. Furthermore, it is shown that the Nachleitflügel ( 1.3 ) are multidimensionally curved with their leading edges ( 1.31 ) are preferably sickle-shaped and their trailing edges ( 1:32 ) are preferably serrated or wavy.

6 zeigt weiterhin einen Ausschnitt des Axialventilators bei dem die Hinterkanten (2.22) der Flügel (2.2) konvex und gezackt oder wellenförmig sein können und deren radial äußere Enden als Winglet (2.3) ausgebildet sind. Die radial endseitig als Winglets (2.3) ausgebildeten Flügel (2.2) tragen zu einer wesentlichen Reduzierung der Strömungswirbel bei und damit zu einer deutlichen Lärmminderung. 6 also shows a section of the axial fan in which the trailing edges ( 2.22 ) the wing ( 2.2 ) may be convex and serrated or wavy and the radially outer ends thereof as a winglet ( 2.3 ) are formed. The radial end as winglets ( 2.3 ) trained wings ( 2.2 ) contribute to a significant reduction in the flow vortex and thus to a significant reduction in noise.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2004/094835 A1 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Fan Noise Article "EXPERIMENTAL AEROACOUSTIC ANALYSIS OF EFFICIENT AUTOMOTIVE ENGINE COOLING FAN SYSTEM" 2003 [0003]

Claims

Fan, in particular for use in air conditioning and refrigeration, comprising a housing, an impeller which is rotatably mounted about a central axis, a drive motor, and a protective grid, characterized in that in the one-piece made of plastic housing ( 1 ) the flow elements inlet nozzle ( 1.1 ), cylindrical flow guide ( 1.2 ), Guide vanes ( 1.3 ) and diffuser ( 1.5 ) are integrated, wherein the Nachleitflügel ( 1.3 ) at the same time the attachment of the motor connection ( 1.4 ) to the outer contour, and a device to housing ( 1 ) is present at which the protective grid ( 3 ), in particular as a mesh grid, can be attached, and that the radially outer wing ends ( 2.3 ) the wing ( 2.1 ) of the impeller ( 2 ) are designed as special flow elements (winglets) which have a particularly small distance to the side wall (FIG. 1.2 ), and that the drive motor ( 5 ) is an external rotor motor, which is designed either as a three-phase asynchronous motor (AC) or as an electronically commutated DC motor (EC).

Fan according to claim 1, characterized in that the Nachleitflügel ( 1.3 ) are multidimensionally curved with their leading edges ( 1.31 ) are preferably sickle-shaped and their trailing edges ( 1:32 ) are preferably serrated or wavy.

Fan according to claim 1 and 2, characterized in that the crescent-shaped front edge ( 1.31 ) the guide vanes ( 1.3 ) preferably counter to the direction of rotation of the impeller ( 2 ) is arranged inclined.

Fan according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that in the housing ( 1 ) an odd number of guide vanes ( 1.3 ) on the engine mount ( 1.4 ) are arranged.

Fan according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that housing ( 1 ) with inlet nozzle ( 1.1 ), cylindrical flow guide ( 1.2 ), Guide vanes ( 1.3 ), Engine mount ( 1.4 ) and diffuser ( 1.5 ) consists of glass fiber reinforced plastic.

Fan according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the impeller ( 2 ) a hub ( 2.1 ), on which several tortuous wings ( 2.2 ) are arranged.

Fan according to claim 6, characterized in that the leading edges ( 2 .21) of the wings ( 2.2 ) are preferably concave and arranged in the direction of rotation crescent-shaped leading.

Fan according to claim 6, characterized in that the trailing edges ( 2 .22) of the wings ( 2.2 ) are convex, serrated or wavy.

Fan according to claim 6, characterized in that hub ( 2.1 ) of the impeller ( 2 ) is conically widening in the flow direction.

Fan according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the housing ( 1 ) downstream of the engine mount ( 1.4 ) a terminal box ( 4 ) is integrated.

Fan according to claim 10, characterized in that the protective grid ( 3 ) the lid for terminal box ( 4 ) is integrated in one piece.

Fan according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the connection diagram of the motor carrier ( 1.4 ) by means of various mold inserts in the injection molding tool for the housing ( 1 ) can be varied; in particular, that optionally the connection diagram for an AC or EC motor can be selected.

Fan according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that in the outer region of the inlet nozzle ( 1.1 ) peripherally fastening devices ( 1.6 ), are preferably provided in the form of openings.

Fan according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the outer shape ( 1.11 ) of the inlet nozzle ( 1.1 ) is preferably round, square, or rectangular.