EP1934484B1

EP1934484B1 - Lüftermodul

Info

Publication number: EP1934484B1
Application number: EP06793472A
Authority: EP
Inventors: Brian Havel; Harald Redelberger; Pietro De Filippis
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: DE502006003033D1; CN101278128A; WO2007036431A1; ATE424510T1; CN100554701C; US20090151911A1; DE102005046180B3; EP1934484A1; US8100665B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Lüftermodul, insbesondere für die Kühlung von Kraftfahrzeugmotoren.
Aus dem Stand der Technik sind Axiallüfter bekannt, die zwischen einem Kühler und einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Derartigen Axiallüftern sind Luftleitschaufeln zugeordnet, welche den gesamten Austrittsquerschnitt abdecken und dazu dienen, die Rotationsenergie der strömenden Luft in eine axiale Richtung umzulenken, um somit den axialen Luftstrom zu verstärken.
Da für einen Abstand zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Lüftermodul aufgrund veränderter Einbaubedingungen im Motorraum moderner Kraftfahrzeuge immer weniger Raum zur Verfügung steht, gewinnen Axial-Radial-Lüfter eine immer größere Bedeutung. Die FIG 14 und 15 zeigen schematisch ein zwischen einem Kühler 200 und Verbrennungsmotor 300 eines Kraftfahrzeugs angeordnetes Lüftermodul 400 mit einem Lüftermotor 500, wobei in FIG 11 eine axiale Luftströmung 600 und in FIG 12 eine axial-radiale Luftströmung 700 dargestellt ist. Bei diesen Bauformen tritt der Luftstrom axial in den Lüfter ein und verlässt diesen teilweise radial wieder. Die Verwendung bekannter Luftleitschaufeln führt dabei jedoch zu einer Verringerung der Leistungsfähigkeit der Lüfter, da radiale Luftströmungen gestört werden durch das Umlenken der Luft in die axiale Richtung durch die Luftleitschaufeln.
Darüber hinaus erhöht sich durch die enge Bauart die Betriebstemperatur des Lüftermotors, was eine bessere Kühlung des Lüftermotors sowie insbesondere der integrierten Elektronik erforderlich macht. Gleichzeitig werden immer leistungsstärkere Lüftermotoren eingesetzt, so dass auch der Kühlbedarf des Lüftermotors ständig steigt. Schließlich muss aufgrund der immer leistungsstärkeren Verbrennungsmotoren zunehmend auch von erhöhten Umgebungs- und Betriebstemperaturen für die Lüftermotoren ausgegangen werden.
EP 0387987 A2 beschreibt einen Haltering zur Aufnahme eines Kühlerlüftermotors in einem Gehäuse. Dabei wird ein innerer Haltering mit Hilfe von Radialstreben mittig in einer Kreisöffnung plaziert. Den Radialstreben sind zusätzliche Stabilisierungsringe zugeordnet, die einerseits zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Haltevorrichtung und andererseits zur Umlenkung des Kühlluftstromes.von einer radialen in eine axiale Richtung und damit zur Erhöhung der Lüftereffizienz dienen.
US 2005/0186070 A1 zeigt eine Lüfteranordnung, bei der die Luftdurchtrittsöffnung mit Luftleitelementen abgedeckt ist, wobei sich die Anzahl der Luftleitelemente in einem ersten Bereich in der Mitte der Öffnung von der Zahl der Luftleitelemente in einem zweiten Bereich am Umfang der Öffnung unterscheidet. Die Anzahl der Luftleitelemente wird dabei entsprechend eventuell auftretender Druckunterschiede über die Länge der Lüfterblätter derart ausgewählt, daß die Lüfterleistung optimiert wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lüftermodul bereitzustellen, das eine verbesserte Kühlung des Lüftermotors ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Lüftermodul nach Anspruch 1 gelöst. Danach ist ein Lüftermodul vorgesehen, insbesondere für die Kühlung von Kraftfahrzeugmotoren, mit einem Lüftergehäuse, mit einem in dem Lüftergehäuse angeordneten Lüftermotor (insbesondere Elektromotor) und mit einem von dem Lüftermotor angetriebenen Lüfterrad, wobei das Lüftergehäuse feststehende Luftleitelemente aufweist, die im Bereich einer Lüfternabe des Lüfterrades angeordnet sind und einen durch das Lüftergehäuse definierten Austrittsquerschnitt nur teilweise abdecken. An der Lüfternabe sind Lüfterblätter angeordnet, wobei eine Anzahl von Lüfterblätter im Bereich der Lüfternabe einen Lüfterblattabschnitt zur Bildung einer Strömungsöffnung aufweisen, der nach Art einer festen Spreizklappe ausgebildet ist zur Erzeugung eines erhöhten statischen Luftdruckes in der Nähe der Lüfternabe.
Erfindungsgemäß wird also die Kühlung des Lüftermoduls dadurch verbessert, dass konstruktive Änderungen an dem Lüftergehäuse, also der den Lüftermotor haltenden Zarge, vorgenommen sind. Hierzu sind an dem Lüftergehäuse Luftleitelemente vorgesehen, insbesondere in Form von Luftleitschaufeln. Mit diesen Luftleitelementen wird ein zusätzlicher Druckunterschied zwischen der Vorderseite und der Hinterseite des Lüftermoduls erzeugt.
Mit anderen Worten wird mit der Erfindung die sonst ungenutzte Rotationsenergie, oder anders ausgedrückt der tangentiale Anteil der Luftströmung durch den Lüfter, in statischen Druck umgewandelt. Der erhöhte Druckunterschied zwischen der Motorvorderseite und der Motorrückseite führt dazu, dass die Luftströmung durch den in offener Bauweise realisierten Lüftermotor erhöht und damit die Kühlung des Lüftermotors deutlich verbessert wird. Dennoch führen die Luftleitelemente nicht zu einer Verschlechterung des radialen Luftstromes, da sie sich nicht über die gesamte Fläche des Austrittsquerschnitts erstrecken. Zudem sind die Luftleitelemente zentral im Austrittsquerschnitt angeordnet, nämlich im Bereich der Lüfternabe, so dass der am äußeren Umfang des Lüfterrades auftretende Großteil der Luftströmung von den Luftleitelementen ungestört bleibt. Die Hauptluftleistung zur Kühlung des Verbrennungsmotors wird im äußeren Bereich des Lüfters (im Bereich der Blattspitze) umgesetzt.
Für eine weitere Verbesserung der Kühlung des Lüftermotors ist es vorgesehen, dass eine Anzahl von Lüfterblätter im Bereich der Lüfternabe einen Lüfterblattabschnitt zur Bildung einer Strömungsöffnung aufweisen, der nach Art einer festen Spreizklappe ausgebildet ist zur Erzeugung eines erhöhten statischen Luftdruckes in der Nähe der Lüfternabe. Hierdurch wird der Druckunterschied zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Lüftermoduls erhöht. Dadurch wird an dem Spalt zwischen Lüfternabe und Lüftermotor eine größere Luftmenge vorbeigeführt, was zu einer Verstärkung des Venturi-Effektes in dem Spalt und damit zu einem erhöhten Kühlluftstrom durch den Lüftermotor führt.
Erfindungsgemäß wird also die Kühlung des Lüftermoduls dadurch verbessert, dass konstruktive Änderungen an den Lüfterblättern vorgenommen sind. Hierzu ist an jedem Lüfterblatt in der Nähe der Lüfternabe ein aus dem Verlauf des Lüfterblattes fest ausgestellter Lüfterblattabschnitt vorgesehen, so dass eine Art "geteiltes Lüfterblatt" ("split blades" oder "slotted blade") mit einer Primär- oder Hauptschaufel und einer Sekundär- oder Hilfsschaufel entsteht. Dabei wird die Hilfsschaufel durch den fest ausgestellten Lüfterblattabschnitt und die Hauptschaufel durch das (nicht ausgestellte) restliche Lüfterblatt gebildet. Nachfolgend werden die Bezeichnungen "split blade" und "geteiltes Lüfterblatt" synonym verwendet.
Diese Ausführungsform beruht auf der Verwendung derartig geteilter Lüfterblätter bei Axiallüftern. Das Wirkprinzip eines solchen herausgestellten und als Hilfsschaufel dienenden Lüfterblattabschnittes entspricht im Wesentlichen dem einer Spreizklappe, wie sie beispielsweise in der Luftfahrt als Auftriebshilfe an der Hinterkante von Flügeln verwendet wird. Dadurch, dass ein Teil des Lüfterblattes (nämlich die Hilfsschaufel) herausgestellt ist, vergrößert sich die Lüfterblattwölbung. An den Lüfterblättern entstehen durch das Ausstellen der erfindungsgemäßen Lüfterblattabschnitten Strömungsöffnungen. Der Anstellwinkel der Hilfsschaufeln wirkenden Lüfterblattabschnitte und damit der Angriffswinkel für die das Lüftermodul durchströmende Luft ist von dem Anstellwinkel der Hauptschaufeln verschieden.
Besonders vorteilhaft ist es, dass durch die Hilfsschaufeln die Strömung derart gerichtet wird, dass eine unerwünschte Strömungsablösung von den Lüfterblättern verhindert werden kann. Dadurch wird zum einen erreicht, dass sich die maximale Lüftereffizienz für den Hauptluftstrom verbessert, da sich die Rezirkulationseffekte verringern. Die tangentiale Luftgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) ist gegenüber herkömmlichen Lüftermodulen deutlich erhöht, wodurch zugleich auch der axiale Anteil erhöht ist, was zu einem verstärkten Kühlluftstrom führt. Zum anderen wird aufgrund des erhöhten Kühlluftstromes durch den Lüftermotor eine verbesserte Kühlung des Lüftermotors, einschließlich der integrierten Elektronik, ermöglicht.
Durch die Konzentration der Strömungsöffnungen im Bereich der Lüfternabe wird erreicht, dass in den äußeren Bereichen des Lüfters der bei einem axial-radialen Strömungsverlauf gewünschte radiale Lüftungseffekt auf der Rückseite des Lüftermoduls nicht beeinträchtigt wird.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Verbesserung der kühlung von Lüftermotoren erreicht. Dadurch können z.B. stärkere Lüftermotoren zum Einsatz kommen oder existierende Lüftermotoren bei höheren Umgebungstemperaturen eingesetzt werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung decken die Luftleitelemente Fläche von 10 bis 50 Prozent des Austrittsquerschnitts ab. Die abgedeckte Fläche ist abhängig zu etwa 20% von dem gewählten Lüfterdurchmesser, zu etwa 70% von dem Nabendurchmesser und zu etwa 10% von dem Abstand des Axiallüftermoduls zum Verbrennungsmotor.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Winkelstellung der Luftleitelemente abhängig von dem Lüfterradius r. Der Anstellwinkel α ändert sich dabei in Abhängigkeit von dem Lüfterradius r in einem Bereich von vorzugsweise α=12° für r=d bis α=45° für r=1,3 x d, wobei d den Durchmesser der Lüfternabe bezeichnet.
Vorzugsweise ändert sich der Anstellwinkel der Luftleitelemente in Radialrichtung und zwar derart, dass für den jeweiligen Luftvektor und dessen Richtung die bestmögliche Rückgewinnung der tangentialen Luftenergie möglich ist. In anderen Worten soll durch eine entsprechende Ausgestaltung der Luftleitelemente erreicht werden, dass ein möglichst hoher Anteil der tangentialen Energie in axiale Richtung umgelenkt wird.
Die äußeren Enden der Luftleitelemente sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung über einen Außenring miteinander verbunden. Dadurch wird eine besonders stabile Konstruktion erreicht. Der Außenring ist vorzugsweise derart geformt, dass die axial-radial durchtretende Luftströmung nicht behindert wird. Der Ring ist dabei derart ausgeformt, dass die axial einströmende Luft radial weggeführt wird, ohne dass eine bewusste Umlenkung (beispielsweise mit einem Umlenkelement) erfolgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Strömungsöffnungen unmittelbar von der Lüfternabe ausgehend radial nach außen in Richtung der Enden der Lüfterblätter. Die radiale Länge ("Höhe") der Strömungsöffnungen entspricht dabei vorzugsweise maximal 30 Prozent des Nabenradius. Es sind aber auch Strömungsöffnungen mit einer größeren radialen Länge möglich, bis hin zu Strömungsöffnungen, welche über die gesamte radiale Länge des Lüfterblattes verlaufen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Breite der Strömungsöffnungen vorzugsweise zwischen 10 und 50 Prozent der Lüfterblattbreite, bezogen auf die jeweilige radiale Position. Eine besonders gute Kühlwirkung konnte erzielt werden, wenn die Breite der Strömungsöffnungen zwischen 35 und 45 Prozent der Lüfterblattbreite beträgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Anstellwinkel der durch den ausgestellten Lüfterblattabschnitt gebildeten Hilfsschaufel 25 bis 70 Grad größer als der Anstellwinkel der Hauptschaufel. Eine besonders gute Kühlwirkung konnte erzielt werden, wenn der Anstellwinkel der Hilfsschaufel 40 bis 55 Grad größer ist als der Anstellwinkel der Hauptschaufel.
Die durch den ausgestellten Lüfterblattabschnitt gebildete Hilfsschaufel kann dabei auf verschiedene Arten ausgestellt ein. Die Strömungsöffnung ist mit anderen Worten entweder zu der Druckseite und zu der Saugseite hin angeordnet. Welcher Variante der Vorzug gegeben wird, hängt in erster Linie von dem zur Verfügung stehenden axialen Bauraum ab.
Die ausgestellten Lüfterblattabschnitte und damit die Strömungsöffnungen sind vorzugsweise im Bereich der hinteren Kante der Lüfterblätter angeordnet. Damit ergibt sich ein besonders großer Strömungsverstärkungseffekt.
Sind die Lüfterblattabschnitte profiliert, insbesondere gewölbt wie Tragflügel, so kann der gewünschte Strömungseffekt weiter verbessert werden.
Besonders vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn die radiale Länge der Strömungsöffnungen derart bemessen ist, dass die Strömungsöffnungen mit dem Außenring der Luftleitelemente abschließen. Dann ergibt sich eine besonders effektive höhere Tangentialgeschwindigkeit. Diese kann durch die entsprechend am Lüftergehäuse angeordneten, erfindungsgemäßen Luftleitelemente genutzt werden, so dass sich ein optimales Zusammenspiel von Luftleitelementen und Strömungsöffnungen ergibt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das mit Hilfe von Figuren beschrieben wird. Hierbei zeigen:

FIG 1: eine schematische Ansicht eines Lüftermoduls,
FIG 2: eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemä- ßen Zarge,
FIG 3: eine Detailansicht eines Luftleitelements,
FIG 4: eine perspektivische Ansicht eines Lüfterblattes mit Strömungsöffnung,
FIG 5: eine Draufsicht auf den Nabenumfang des Lüfterblat- tes aus FIG 4,
FIG 6: eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh- rungsform,
FIG 7: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausfüh- rungsform,
FIG 8: eine schematische Darstellung einer dritten Ausfüh- rungsform,
FIG 9: eine schematische Darstellung einer vierten Ausfüh- rungsform,
FIG 10: eine schematische Darstellung einer fünften Ausfüh- rungsform,
FIG 11: eine schematische Darstellung einer sechsten Aus- führungsform,
FIG 12: eine schematische Darstellung einer siebenten Aus- führungsform,
FIG 13: eine schematische Darstellung einer achten Ausfüh- rungsform,
FIG 14: eine schematische Darstellung einer rein axialen Luftströmung durch ein Lüftermodul (Stand der Tech- nik) und
FIG 15: eine schematische Darstellung einer axial-radialen Luftströmung durch ein Lüftermodul (Stand der Tech- nik).

Die FIG 1 und 2 zeigen ein Axiallüftermodul 100, wie es zwischen einem Kühler 200 und einem Verbrennungsmotor 300 im Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Das Lüftermodul 100 weist eine Zarge 101 mit einer kreisrunden Öffnung 102 (Luftdurchtrittsöffnung)auf. Diese Öffnung 102 dient als Luftaustrittsöffnung für die das Lüftermodul 100 durchströmende Kühlluft. Im Zentrum der Öffnung 102 ist ein Motormontagering 104 angeordnet, der zur Aufnahme eines Elektromotors, dem Lüftermotor 105, dient. Der Lüftermotor 105 treibt über eine Antriebsachse 111 ein Lüfterrad 1 an. Das Lüfterrad 1 weist eine Lüfternabe 2 und Lüfterblätter 3 auf. Mit Hilfe des Lüfterrades 1 wird ein Luftstrom in Richtung des Verbrennungsmotors 300 erzeugt. Dabei handelt es sich um eine axialradiale Strömung. Die Strömungsrichtung der Kühlluft ist mit Pfeilen 103 für die axial einströmende Luft und Pfeilen 103' für die radial ausströmende Luft dargestellt. Das bedeutet, dass die Luft axial an der Anströmseite 106 (Vorderseite) in das Lüftermodul 100 eintritt, jedoch das Lüftermodul 100 an der Austrittsseite 107 (Rückseite) axial-radial verlässt und in den Zwischenraum 108 zwischen Lüftermodul 100 und Verbrennungsmotor 300 eintritt.
Vom Motormontagering 104 ausgehend erstrecken sich in radialer Richtung 116 eine Anzahl von Luftleitelementen 109 in Form von Luftschaufeln nach außen. Der Radius 110 des Lüfterrades 1 entspricht in der dargestellten Ausführungsform dem 1,3-fachen Durchmesser 112 der Lüfternabe 2. Der Anstellwinkel α der Luftleitelemente 109 der Zarge 101 in Strömungsrichtung 103 beträgt α=45°, vgl. FIG 3. Die äußeren Enden 113 der Luftleitelemente 109 sind über einen Außenring 114 miteinander verbunden, welcher derart geformt ist, dass er die axial-radial durchtretende Luftströmung 103 nicht behindert. Der Außenring 114 ist über in radialer Richtung 116 verlaufende Radialstreben 115 nach Art von Haltearmen mit der Zarge 101 verbunden. Mit anderen Worten wird der Lüftermotor 105 hierdurch in der Zarge 101 gehalten. Der Durchmesser 117 des Außenrings 114 ist deutlich geringer als der Durchmesser 118 der Öffnung 102 der Zarge 101, jedoch größer als der Durchmesser 112 der Lüfternabe 2.
Zur Erzeugung eines Kühlluftstromes durch den offenen Lüftermotor 105 ist zwischen der Anströmseite 106 und der Austrittsseite 107 des Lüftermoduls 100 ein Druckunterschied erforderlich. Durch die Anordnung der Luftleitelemente 109 wird der Druck auf der Austrittsseite 107 des Lüftermoduls 100 und damit der Druckunterschied zwischen Anströmseite 116 und Austrittsseite 107 erhöht. Zugleich wird die radiale Strömung der Kühlluft in den äußeren Bereichen des Lüfterrades 1 nicht beeinflusst.
In den FIG 4 und 5 ist ein Teil des Lüfterrades 1 dargestellt. Die Lüfternabe 2 dreht sich bei rotierendem Lüfterrad 1 in Drehrichtung 4. Im Bereich der Lüfternabe 2 weist das abgebildete Lüfterblatt 3 einen Lüfterblattabschnitt 5 zur Bildung einer Strömungsöffnung 6 auf. Der Lüfterblattabschnitt 5 ist nach Art einer festen Spreizklappe ausgebildet und dient zur Erzeugung eines erhöhten statischen Luftdruckes in der Nähe der Lüfternabe 2. Zur besseren Verdeutlichung der Strömungsverhältnisse ist in den Figuren die Luftstromrichtung relativ zu den rotierenden Lüfterblättern mit Pfeilen 7 eingezeichnet.
Das Lüfterblatt 3 verläuft auf dem Nabenumfang 8 in einem Anstellwinkel von der Vorderkante 9 der Lüfternabe 2 zu der Hinterkante 10 der Lüfternabe 2. Mit anderen Worten zeigt die vordere Kante 11 des Lüfterblattes 3 in FIG 4 nach rechts auf den Betrachter zu, während die hintere Kante 12 des Lüfterblattes 3 nach links von dem Betrachter weg weist. Der ausgestellte Lüfterblattabschnitt 5 und damit die Strömungsöffnung 6 ist im Bereich der hinteren Kante 12 des Lüfterblattes 3 angeordnet.
Die durch den ausgestellten Lüfterblattabschnitt 5 gebildete Strömungsöffnung 6 ist nach unten von der Nabenumfang 8 begrenzt. Die Strömungsöffnung 6 geht mit anderen Worten unmittelbar von der Lüfternabe 2 aus radial nach außen in Richtung des Lüfterblattendes 13. Die radiale Länge ("Höhe") 14 der Strömungsöffnung 6 entspricht dabei 30 Prozent des Nabenradius 15, wobei der Nabenradius der Entfernung von der Nabenachse 19 zu dem Nabenumfang 8 entspricht. Die radiale Länge 14 der Strömungsöffnungen 6 ist derart bemessen, dass die Strömungsöffnungen 6 mit dem Außenring 114 der Luftleitelemente 109 abschließen. Mit anderen Worten die Länge 119 der Luftleitelemente 109 entspricht der radialen Länge 14 der Strömungsöffnung 6. Die Breite 16 der Strömungsöffnung beträgt 35 Prozent der Lüfterblattbreite 17. Die Breite 33 des Lüfterblattabschnittes 5 entspricht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Breite 16 der Strömungsöffnung 6. Der Anstellwinkel β des Lüfterblattabschnittes 5 (Hilfsschaufel) ist 25 Grad größer als der Anstellwinkel des Lüfterblattes 3 (Hauptschaufel). Die Strömungsöffnung 6 wird nach außen in Richtung des Lüfterblattendes 13 von einer Deckfläche 18 begrenzt, die den Lüfterblattabschnitt 5 mit dem Lüfterblatt 3 verbindet. Anstelle der Deckfläche 18 kann jedoch auch ein aerodynamisch optimierter fließender Übergang von der Hilfsschaufel 5 zu dem Lüfterblatt 3 vorgesehen sein.
In weiteren Ausführungsbeispielen (nicht abgebildet) kann die Breite 33 des Lüfterblattabschnittes 5 jedoch auch kleiner oder größer sein als die Breite 16 der Strömungsöffnung 6.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in den Figuren jeweils nur ein einziges Lüfterblatt 3 abgebildet. Jedoch weisen vorzugsweise sämtliche Lüfterblätter 3 des Lüfterrades 2 die erfindungsgemäßen Lüfterblattabschnitte 5 auf.
Wie in den FIG 6 bis 9 schematisch dargestellt, kann die durch den ausgestellten Lüfterblattabschnitt 5 gebildete Sekundär- oder Hilfsschaufel 21 auf verschiedene Arten ausgestellt sein. Dabei ist der Anstellwinkel β₂ der als Hilfsschaufeln 21 wirkenden Lüfterblattabschnitte 5 und damit der Angriffswinkel für die das Lüftermodul durchströmende Luft stets größer als der Anstellwinkel β₁ der Primär- oder Hauptschaufeln 20.
In einer ersten, einfachen Ausführungsform (FIG 6) liegt die hintere Kante 22 der Hauptschaufel 20 in der gleichen Ebene wie die vordere Kante 23 der Hilfsschaufel 21.
In einer zweiten Ausführungsform (FIG 7) ist die vorderen Kante 23 der Hil'fsschaufel 21 zu der hinteren Kante 22 der Hauptschaufel 20 in axialer Richtung um den Abstand 24 negativ, d. h. in Richtung Hinterkante 10 der Lüfternabe 2, versetzt angeordnet. '
In einer dritten Ausführungsform (FIG 8) liegt die hintere Kante 26 der Hilfsschaufel 21 auf der gleichen Ebene wie die hintere Kante 22 der Hauptschaufel 20. Anders ausgedrückt ist die vorderen Kante 23 der Hilfsschaufel 21 zu der hinteren Kante 22 der Hauptschaufel 20 in axialer Richtung um den Abstand 25 positiv, d. h. in Richtung Vorderkante 9 der Lüfternabe 2, versetzt angeordnet.
In einer vierten Ausführungsform (FIG 9) ist die hintere Kante 26 der Hilfsschaufel 21 zu der hinteren Kante 22 der Hauptschaufel 20 in axialer Richtung um den Abstand 27 positiv, d. h. in Richtung Vorderkante 9 der Lüfternabe 2, versetzt angeordnet.
In einer fünften Ausführungsform (FIG 10) können die Hauptschaufel 20 und die Hilfsschaufel 21 auch vollständig überlappen. Mit anderen Worten ist die hintere Kante 26 der Hilfsschaufel 21 in axialer Richtung um den Abstand 28 positiv, d. h. in Richtung Vorderkante 9 der Lüfternabe 2, versetzt angeordnet. Der Abstand der hinteren Kante 26 der Hilfsschaufel 21 zu der vorderen Kante 29 der Hauptschaufel 20 ist dabei kürzer als der Abstand der hintere Kante 22 der Hauptschaufel 20 zu deren vorderer Kante 29. Darüber hinaus ist die vordere Kante 23 der Hilfsschaufel in axialer Richtung positiv über die vordere Kante 29 der Hauptschaufel 20 hinaus verschoben.
In einer sechsten Ausführungsform (FIG 11) ist - ähnlich wie in den FIG 6 bis 10 ∸ die Hilfsschaufel 21 in dem Bereich ihrer hinteren Kante 26 stark gewölbt. In einer siebenten Ausführungsform (FIG 12) ist die Hauptschaufel 20 in dem Bereich ihrer hinteren Kante 22 stark gewölbt. In einer achten Ausführungsform (FIG 13) ist sowohl die Hauptschaufel 20 als auch die Hilfsschaufel 21 in dem Bereich ihrer hinteren Kanten 22, 26 stark gewölbt. Die starke Wölbung 32 dient dabei stets für eine Verstärkung des Luftstromes.
In allen bisher beschriebenen und dargestellten Beispielen ist die Sehnenlänge 30 der Hauptschaufel 20 stets größer als die Sehnenlänge 31 der Hilfsschaufel 21, vgl. FIG 10. Gemäß der Erfindung kann die Sehnenlänge 30 der Hauptschaufel 20 jedoch auch kleiner oder gleich der Sehnenlänge 31 der Hilfsschaufel 21 sein. Die konkrete Dimensionierung hängt dabei stark von dem jeweiligen Einsatzweck ab.

Claims

Lüftermodul (100), insbesondere für die Kühlung von Kraftfahrzeugmotoren, mit einem Lüftergehäuse (101), mit einem in dem Lüftergehäuse (101) angeordneten Lüftermotor (105) und mit einem von dem Lüftermotor (105) angetriebenen Lüfterrad (1), wobei das Lüftergehäuse (101) feststehende Luftleitelemente (109) aufweist, die im Bereich einer Lüfternabe (2) des Lüfterrades (1) angeordnet sind und einen durch das Lüftergehäuse (101) definierten Austrittsquerschnitt (102, 118) nur teilweise abdecken, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lüfternabe (2) Lüfterblätter (3) angeordnet sind, wobei eine Anzahl von Lüfterblätter (3) im Bereich der Lüfternabe (2) einen Lüfterblattabschnitt (5) zur Bildung einer Strömungsöffnung (6) aufweisen, der nach Art einer festen Spreizklappe ausgebildet ist zur Erzeugung eines erhöhten statischen Luftdruckes in der Nähe der Lüfternabe (2).
Lüftermodul (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitelemente (109) eine Fläche von 10 bis 50 Prozent des Austrittsquerschnitts (102, 118) abdecken.
Lüftermodul (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Luftleitelemente (109) in einem Anstellwinkel α zu der Strömungsrichtung (103) der Kühlluft angeordnet sind und dass die Winkelstellung der Luftleitelemente (109) abhängig von dem Radius (110) des Lüfterrades (1) ist.
Lüftermodul (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel α der Luftleitelemente (109) zwischen α=12° für r=d und α=45° für r=1,3 x d beträgt, wobei "r" den Radius (110) des Lüfterrades (1) und "d" den Durchmesser (112) der Lüfternabe (2) bezeichnet.
Lüftermodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Enden (13) der Luftleitelemente (109) über einen Außenring (114) miteinander verbunden sind.
Lüftermodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Länge (14) der Strömungsöffnung (6) maximal 30 Prozent des Nabenradius (15) entspricht.
Lüftermodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (16) der Strömungsöffnung (6) zwischen 35 und 45 Prozent der Lüfterblattbreite (17) beträgt.
Lüftermodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel (β₂) des Lüfterblattabschnittes (5) 40 bis 55 Grad größer ist als der Anstellwinkel (β₁) der Lüfterblattes 2.
Lüftermodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfterblattabschnitt (5) im Bereich der hinteren Kante (12) des Lüfterblattes (2) angeordnet ist.
Lüftermodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Länge (14) der Strömungsöffnung (6) derart bemessen ist, dass die Strömungsöffnung (6) mit dem Außenring (114) der Luftleitelemente (109) abschließt.