EP3289224B1

EP3289224B1 - Lüfterrad, lüfter und system mit mindestens einem lüfter

Info

Publication number: EP3289224B1
Application number: EP16763436.9A
Authority: EP
Inventors: Frieder Loercher; Georg Hofmann; Sandra Hub
Original assignee: Ziehl Abegg SE
Current assignee: Ziehl Abegg SE
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2025-10-08
Anticipated expiration: 2036-08-04
Also published as: JP2018526569A; EP3289224A1; CN108350904B; US11371529B2; WO2017036470A1; RU2018111402A; SI3289224T1; RU2740612C2; BR112018003066A2; ES3051259T3; CN108350904A; RU2018111402A3; BR112018003066B1; JP2022033974A; DE102015216579A1; US20190024674A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Lüfterrad, einen Lüfter und ein System mit mindestens einem Lüfter.
Unter Lüfterrädern werden allgemein Radiallüfterräder, Diagonallüfterräder, Axiallüfterräder, aber auch Vorleit- oder Nachleiträder (Statoren) von Lüftern verstanden.
Die Bereitstellung von Lüftern mit geringen Lärmemissionen unter Erreichung bestimmter geforderter Luftleistungen (Volumenstrom und Druckerhöhung) ist für Hersteller von Lüftern von grundlegendem Interesse. Insbesondere sollen auch bei Lüftern, welche in ein System eingebaut sind, die Lärmemissionen niedrig sein. Häufig sind in solchen Systemen Zuströmstörungen am Eintritt in den Lüfter vorhanden. Solche Zuströmstörungen verursachen bei gewöhnlichen Lüftern, insbesondere bei diskreten Frequenzen, welche ganzzahlige Vielfache der Blattfolgefrequenz sind, hohe Lärmpegel (tonalen Lärm). Besteht ein Lüfter aus mehreren Lüfterrädern, beispielsweise einem Stator und einem Rotor, erfährt das stromab liegende Lüfterrad Zuströmstörungen, welche durch das stromauf liegende Lüfterrad verursacht werden. Dies führt zu starkem, insbesondere tonalem Lärm. Weiterhin ist es aus fertigungstechnischen und/oder wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft, Lüfterradflügel aus Blech (unprofilierte Lüfterflügel) zu haben. Lüfter mit solchen Flügeln neigen allerdings dazu, breitbandig erhöhte Lärmemissionen (breitbandigen Lärm) zu haben. Weiterhin ist die stumpfe Hinterkante von Lüfterflügeln, welche bei unprofilierten und profilierten Lüfterflügeln vorhanden sein kann, eine Lärmquelle (Hinterkantenlärm).
Aus EP 2 418 388 A2 ist für sich gesehen ein Axiallüfter bekannt, welcher durch eine spezielle Gestaltung des Lüfterrads im radial äußeren Bereich der Lüfterflügel eine besonders geringe Lärmemission im breitbandigen Frequenzbereich aufweist, welche durch die Leckageströmung am Kopfspalt verursacht wird. Die spezielle Gestaltung wird insbesondere dadurch erreicht, dass lokal im radial äußeren Bereich der Verlauf der Lüfterflügel, in Spannweitenrichtung gesehen, durch eine deutliche Abweichung des Verlaufs in Spannweitenrichtung im übrigen Bereich der Lüfterflügel gekennzeichnet ist. Eine solche Gestaltung des Lüfterrads kann allerdings den tonalen Lärm, welcher durch Zuströmstörungen verursacht wird, nicht oder nur unzureichend reduzieren. Ebenso kann eine solche Gestaltung den Breitbandlärm bei unprofilierten Flügeln sowie den Hinterkantenlärm nicht oder nur unzureichend reduzieren.
Aus US 2013/0164488 A1 ist für sich gesehen ein profilierter Lüfterflügel bekannt, welcher durch eine spezielle wellige Gestaltung seiner Vorderkante in einem Lüfter den tonalen Lärm, der durch Zuströmstörungen entsteht, reduzieren kann.
WO 2014/026246 A1 zeigt die Ausgestaltung eines Flügels, beispielsweise für einen Lüfter. Bei dem Lüfter ist kein Deckring vorgesehen.
Ähnlich verhält es sich mit EP 2 230 407 A1 . Auch aus dieser Druckschrift ist ein Lüfter bekannt, jedoch ohne Deckring.
DE 31 37 544 A1 offenbart einen Lüfter mit einem Laufrad, bei dem die Flügel gezackt aber nicht gewellt sind. DE 31 37 544 A1 offenbart keine Welligkeit des Flügels.
EP 0 955 469 A2 und JP S56 143594 U zeigen einen Lüfter ohne Deckring.
US 2003/012656 A1 zeigt ein Lüfterrad für einen Lüfter, mit mindestens zwei wellig ausgeführten Lüfterflügeln. Der Lüfter umfasst einen Nabenring und einen Deckring, wobei sich die Lüfterflügel zwischen dem Nabenring und dem Deckring erstrecken und sowohl am Nabenring als auch am Deckring befestigt sind. Die Lüfterflügel stehen unter einem Winkel von 75° bis 105°, vorzugsweise von etwa 90° sowohl zu dem Nabenring als auch zu dem Deckring.
EP 2 426 362 A2 zeigt einen Radial- und einen Diagonalventilator mit vergleichbaren Merkmalen wie bei der zuvor genannten Druckschrift.
Wesentlich ist, dass keines der zum Stand der Technik gehörenden Dokumente mit einer detaillierten Ausprägung der Welligkeit der Lüfterschaufeln beschäftigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lüfterrad derart auszugestalten, dass es im Vergleich zum Stand der Technik geringere Geräuschemissionen hat. Gleichzeitig soll es einfach in der Konstruktion und Fertigung sein. Ein entsprechender Lüfter und ein System mit einem Lüfter sollen angegeben werden.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist das erfindungsgemäße Lüfterrad gekennzeichnet durch einen Nabenring und einen Deckring, wobei sich die Lüfterflügel zwischen dem Nabenring und dem Deckring erstrecken und sowohl am Nabenring als auch am Deckring befestigt sind, dergestalt, dass die Lüfterflügel unter einem Winkel von 75° bis 105°, vorzugsweise von etwa 90°, zu dem Nabenring und dem Deckring stehen. Die Welligkeit erstreckt sich über die gesamte Lüfterflügelfläche hinweg, um eine weiterreichende Geräuschreduktion zu bewirken. Im Konkreten kann sich die Welligkeit vorzugsweise mit gleicher oder variabler Amplitude vom inneren Flügelende bis zum äußeren Flügelende und von der Flügelvorderkante bis zur Flügelhinterkante erstrecken, wobei diese beiden Kanten ebenfalls wellig ausgebildet sind.
Die Welligkeit verläuft in etwa sinusförmig, mit Amplituden im Bereich von 3 mm bis 50 mm. Dabei machen die Amplituden zwischen 0,5 % und 5 % des maximalen Lüfterraddurchmessers aus, bei Winkelgrößen mit Amplituden im Bereich von 0,3° und 3°.
Ein Lüfterflügel wird im Bereich seines inneren und/oder äußeren Endes am Übergang zu einem Nabenring und Deckring durch die Welligkeit vorteilhaft gestaltet. Durch die Gestaltung der Welligkeit wird erreicht, dass ein Lüfterflügel unter einem Winkel von 75° bis 105°, vorzugsweise von etwa 90°, zu dem Nabenring und dem Deckring steht, obwohl ein nicht welliger Referenzflügel unter einem wesentlich spitzeren bzw. stumpferen zu dem Nabenring bzw. dem Deckring stehen würde. Dies ist vorteilhaft für Fertigung, Festigkeit, Aerodynamik und Aeroakustik.
In fertigungstechnischer Hinsicht und im Hinblick auf die Kosten ist es von besonderem Vorteil, wenn der Lüfterflügel einschichtig aus Blech (Metall oder Kunststoff) gefertigt ist. Durch die wellige Gestaltung können bei einem Lüfterflügel aus Blech Vorteile in Aerodynamik und Aeroakustik des Lüfters erreicht werden, ähnlich der Vorteile wie sie durch wesentlich aufwändiger und teurer zu realisierende Lüfterflügel mit Querschnitten ähnlich denen eines Tragflügelprofils erreicht werden können.
Auch Lüfterflügel mit Querschnitten ähnlich denen eines Tragflügelprofils können vorteilhaft wellig ausgestaltet sein, wobei sich im Rahmen einer solchen Ausgestaltung eine gusstechnische Fertigung (Kunststoff oder Metall) von Lüfterflügeln oder des kompletten Lüfterrades anbietet.
Bei dem Lüfterrad kann es sich um ein Radial-/Diagonal-/Axiallüfterrad oder um ein Vorleit- oder Nachleitrad handeln.
Ein entsprechender ausgestatteter Lüfter umfasst mindestens ein Lüfterrad entsprechend den voranstehenden Ausführungen. Auch ist es denkbar, dass der Lüfter mindestens ein weiteres, für sich gesehen bekanntes Lüfterrad gemäß Stand der Technik aufweist. Die Kombination eines erfindungsgemäßen Lüfterrads mit einem herkömmlichen Lüfterrad kann von Vorteil sein, wobei dabei ein Kompromiss in Bezug auf die Geräuschemission zu akzeptieren ist.
In Bezug auf ein mit einem entsprechenden Lüfter ausgestattetes System sei angemerkt, dass es sich dabei um ein System mit mindestens einem Lüfter der zuvor genannten Art, d.h. unter Nutzung mindestens eines erfindungsgemäßen Lüfterrads, handelt. Lediglich beispielhaft seien Klimageräte bzw. Präzisions-Klimageräte, Kompakt-Klimakastengeräte, Elektronikkühlungsmodule, Generatorlüftungssysteme für Industrie- und Wohnraum, Wärmepumpe, etc. genannt. Wesentlich für ein erfindungsgemäßes System ist, dass dort mindestens ein erfindungsgemäßer Lüfter mit mindestens einem erfindungsgemäßen Lüfterrad zum Einsatz kommt.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der welligen Ausgestaltung des Lüfterrads bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In den Figuren zeigen

Fig. 1 bis 3: schematische Darstellungen zur Erörterung der welligen Ausgestaltung des Lüfterrads, im Konkreten
Fig. 1a: eine schematische Darstellung eines Schnittes durch ein Radiallüfterrad zur Erläuterung der Definition von Iso-Spannweitenflächen,
Fig. 1b: eine schematische Darstellung eines Schnittes durch ein Diagonallüfterrad zur Erläuterung der Definition von Iso-Spannweitenflächen,
Fig. 1c: eine schematische Darstellung eines Schnittes durch ein Axiallüfterrad zur Erläuterung der Definition von Iso-Spannweitenflächen,
Fig. 2a: eine schematische Darstellung eines Schnittes einer Iso-Spannweitenfläche mit einem unprofilierten Lüfterflügel,
Fig. 2b: eine schematische Darstellung eines Schnittes einer Iso-Spannweitenfläche mit einem profilierten Lüfterflügel,
Fig. 3: eine Darstellung von Funktionsverläufen zur Erläuterung der Definition der Welligkeit eines Funktionsverlaufs in Spannweitenrichtung,
Fig. 4a: eine perspektivische Darstellung eines Axiallüfterrads mit welligen Lüfterflügeln, wobei deren innere und äußere Enden eine spezielle Gestaltung aufweisen,
Fig. 4b: ein Lüfterflügel des Axiallüfterrads nach Fig. 4a, in axialer Blickrichtung und in einem ebenen Schnitt gesehen,
Fig. 5a: eine perspektivische Darstellung eines Radiallüfterrads in Blechbauweise mit unprofilierten, welligen Lüfterflügeln, wobei die Flügelflächen nicht wellig sind,
Fig. 5b: das Radiallüfterrad nach Fig. 5a, in radialer Blickrichtung und in einem ebenen Schnitt gesehen,
Fig. 6a: eine perspektivische Darstellung eines Radiallüfterrads in Blechbauweise mit unprofilierten, welligen Lüfterflügeln, wobei die Flügelflächen wellig sind,
Fig. 6b: das Radiallüfterrad nach Fig. 6a, in radialer Blickrichtung gesehen,
Fig. 6c: das Radiallüfterrad nach Fig. 6a, in radialer Blickrichtung und in einem ebenen Schnitt gesehen,
Fig. 7a: eine perspektivische Darstellung eines Nachleitrads (Stators) mit profilierten, welligen Lüfterflügeln, wobei die Flügelflächen in der Nähe der Flügelvorderkante wellig sind, und
Fig. 7b: ein Lüfterflügel des Nachleitrads nach Fig. 7a, in radialer Blickrichtung und in einem ebenen Schnitt gesehen,

Anhand der Figuren 1a, 1b und 1c soll die Definition von Iso-Spannweitenflächen eines Lüfterrads erläutert werden, welche im Folgenden die Grundlage der Definition der Welligkeit eines Lüfterradflügels ist. Iso-Spannweitenflächen sind Rotationsflächen von bestimmten Kurven, im Folgenden als Iso-Spannweitenkurven bezeichnet, welche in einer Meridionalebene liegen, um die zugehörige Lüfterradachse. Es werden dann insbesondere Schnitte von solchen Iso-Spannweitenflächen mit Lüfterflügeln betrachtet.
Figur 1a zeigt in einer schematischen Darstellung ein Lüfterrad 2 radialer Bauart in einer Ebene durch die Lüfterradachse 1, welche der Rotationsachse entspricht. Eine solche Ebene wird allgemein als Meridionalebene bezeichnet. Die Lüfterradachse 1 ist in der gewählten Darstellung immer horizontal ausgerichtet. Das beispielhafte Radiallüfterrad besteht im Wesentlichen aus einem Nabenring 4, einem Deckring 5 sowie Lüfterflügeln, welche sich zwischen Nabenring 4 und Deckring 5 erstrecken. Nabenring 4 sowie Deckring 5 sind im Ausführungsbeispiel Rotationskörper in Bezug auf die Lüfterradachse 1. Sie sind im Schnitt durch die Ansichtsebene gepunktet dargestellt, wobei jeweils nur die Hälfte von Nabenring 4 und Deckring 5 oberhalb der Lüfterradachse 1 gezeigt ist. Die Lüfterflügel sind in Form ihrer meridionalen Lüfterflügelfläche 3a gezeigt. Die meridionale Lüfterflügelfläche 3a entspricht der Gesamtheit aller Punkte der meridionalen Schnittebene oberhalb der Lüfterradachse 1, welche bei wenigstens einer beliebigen Rotationsposition des Lüfterrads 2 um die Lüfterradachse 1 innerhalb eines Lüfterflügels liegen.
Die meridionale Lüfterflügelfläche 3a hat vier Ränder 6, 7, 8 und 9. Der zuströmseitige Rand 6 sowie der abströmseitige Rand 7 stellen die Begrenzung der Lüfterflügelfläche 3a in Durchströmrichtung dar. Der innere Rand 8, welcher zum inneren, nabenringseitigen Ende der Flügel korrespondiert, sowie der äußere Rand 9, welcher zum äußeren, deckringseitigen Ende der Flügel korrespondiert, stellen die Begrenzungen in Spannweitenrichtung dar.
Mit Hilfe des inneren Randes 8 bzw. des äußeren Randes 9 wird die innerste bzw. die äußerste Iso-Spannweitenkurve 10 bzw. 11 bei der normierten Spannweitenkoordinate s=0.0 bzw. s=1.0 definiert. Zunächst werden die Ränder 8 bzw. 9 selbst als Abschnitte der entsprechenden Iso-Spannweitenkurven 10, 11 genutzt. Damit die gesamte meridionale Lüfterflügelfläche 3a innerhalb des allgemeinen Vierecks liegt, welches durch die beiden Iso-Spannweitenkurven 10 und 11 sowie die beiden geraden Strecken 12 und 13, welche jeweils die beiden zuströmseitigen bzw. abströmseitigen Endpunkte selbiger Iso-Spannweitenkurven 10 und 11 verbinden, aufgespannt wird, werden bei Bedarf an den zuströmseitigen und/oder abströmseitigen Endpunkten der beiden Ränder 8 und/oder 9 noch ausreichend lange geradlinige, tangential an die Ränder 8, 9 anschließende Verlängerungen angebracht, welche dann ebenfalls Teil der entsprechenden Iso-Spannweitenkurven 10, 11 sind. Die gerade Strecke 12 wird als zuströmseitige Iso-Meridionalpositions-Kurve bezeichnet, an welcher der Ursprung für die meridionale Längenposition m definiert wird. Die gerade Strecke 13 wird als abströmseitige Iso-Meridionalpositions-Kurve bezeichnet, an welcher die meridionalen Längenposition m als Wert die Länge der entsprechenden Iso-Spannweitenkurve von der geraden Strecke 12 bis zur geraden Strecke 13 einnimmt. Der Wert der meridionalen Längenposition m an einem Punkt zwischen den Strecken 12 und 13 entspricht der Streckenlänge der zugehörigen Iso-Spannweitenkurven von der geraden Strecke 12 bis zum betrachteten Punkt.
Iso-Spannweitenkurven zwischen der innersten und äußersten Iso-Spannweitenkurve 10 und 11 sind an jeder normierten Spannweitenkoordinate s zwischen 0.0 und 1.0 durch eine Linearkombination aus innerster und äußerster Iso-Spannweitenkurve definiert, wobei die Linearkombination immer für gleiche Werte der Meridionalkoordinate m durchgeführt wird. In Fig. 1a ist ein Beispiel 14 einer Iso-Spannweitenkurve bei s=0.7 eingezeichnet.
Fig. 1b zeigt eine schematische Darstellung eines Lüfterrads 2 diagonaler Bauart in einer Meridionalebene. Die Iso-Spannweitenkurven können analog zu den Ausführungen zu Fig. 1a definiert werden. Im Unterschied zum Beispiel nach Fig. 1a ist in diesem Fall eine Verlängerung der Ränder 8, 9 an deren abströmseitigem Ende nötig, während beim Beispiel nach Fig. 1a eine Verlängerung der Ränder 8,9 an deren zuströmseitigem Ende nötig ist. Je nach Lüfterradgeometrie kann es auch sein, dass keine Verlängerung nötig ist, oder eine Verlängerung an beiden Enden.
Weiter zeigt Fig. 1c eine schematische Darstellung eines Lüfterrads 2 axialer Bauart in einer Meridionalebene. Ein Deckring ist bei diesem Beispiel nicht vorhanden, der Lüfterflügel 3 hat ein äußeres, freies Ende. Auch hier können die Iso-Spannweitenkurven äquivalent zu den Ausführungen zu Fig. 1a oder 1b definiert werden. Die Iso-Spannweitenflächen, welche immer als Rotationsflächen der Iso-Spannweitenkurven um die Lüfterradachse 1 definiert sind, sind im gezeigten Beispiel Zylindermantelflächen, was ein typischer Fall für Axiallüfterräder ist.
Es gibt auch Lüfterradgeometrien, insbesondere bei Lüfterflügeln 3 mit freien äußeren Enden, bei denen die Aufteilung des Randes einer meridionalen Lüfterflügelfläche 3a in Begrenzungen 6, 7, 8, 9 nicht eindeutig ist. Insbesondere kann bei manchen Geometrien nicht eindeutig eine innere Begrenzung 8 und/oder eine äußere Begrenzung 9 zugeordnet werden. In solchen Fällen muss die Aufteilung der gesamten Begrenzung der meridionalen Lüfterflügelfläche in endlich lange Begrenzungen 6, 7, 8, 9 im Sinne der Begriffe "zuströmseitig" und "abströmseitig" für die Begrenzungen 6 bzw. 7 sowie "in Spannweitenrichtung innen" und "in Spannweitenrichtung außen" für die Begrenzungen 8 bzw. 9 intuitiv vorgenommen werden. Die Definition der Iso-Spannweitenkurven ist nicht eindeutig, das heißt, für eine Lüfterradgeometrie kann es mehrere im Sinne der beschriebenen Erfindung gültige Definitionen geben. Ein Flügel ist im Sinne der Erfindung wellig, wenn für eine gültige Definition der Iso-Spannweitenkurven die im Folgenden gemachte Definition der Welligkeit zutrifft.
In derselben Art und Weise können Iso-Spannweitenkurven und Iso-Spannweitenflächen auch für Statoren (beispielsweise Vor- oder Nachleiträder) definiert werden.
In den Figuren 2a und 2b sind beispielhaft und schematisch Schnitte 16 von Lüfterflügeln 3 mit Iso-Spannweitenflächen an beliebigen normierten Spannweitenkoordinaten s zwischen 0.0 und 1.0 dargestellt. Solche Schnitte liegen im Allgemeinen nicht auf einer Ebene. Um die schematische Darstellung in einer Ebene zu erreichen, wird eine konforme (winkeltreue) Abbildung benutzt, das heißt, die eingezeichneten Winkel in den Figuren 2a und 2b haben denselben Betrag wie im 3-dimensionalen Schnitt der Iso-Spannweitenflächen mit einem Flügel. Alle Längenangaben der Schnitte bedeuten die tatsächlichen Längen auf der 3-dimensionalen Schnittfläche. Sie sind durch die Abbildung auf die Ebene verzerrt.
In Figur 2a ist schematisch der Schnitt 16 eines unprofilierten Flügels 3 mit einer Iso-Spannweitenfläche dargestellt. Im Schnitt ist das 2-dimensionale Koordinatensystem 15 mit den Koordinatenachsen Θ und m am Ursprung (Nullpunkt) eingezeichnet. Θ ist eine Längenkoordinate in Umfangsrichtung des Lüfterrads 2, und m ist die bereits erklärte Meridionalkoordinate. Der Ursprung (Nullpunkt) hinsichtlich Θ liegt für jede Spannweitenkoordinate s an derselben Winkelposition (derselben Meridionalebene) im lüfterradfesten Koordinatensystem. Der Ursprung (Nullpunkt) hinsichtlich m liegt, wie bei Fig. 1a-1c beschrieben, bei der zuströmseitigen Iso-Meridionalpositions-Kurve 12.
Der Flügelschnitt 16 ist maßgeblich durch seine gedachte Mittellinie 17 charakterisiert. Dieser Mittellinie überlagert ist eine Flügeldicke d. Bei unprofilierten Flügeln 3 ist die Dicke d über die meridionale Erstreckung des Flügels im Wesentlichen konstant. Bei solchen Lüfterflügeln 3 ist die Dicke d in der Regel auch für alle Spannweitenkoordinaten s im Wesentlichen konstant. Dies ermöglicht es, den Lüfterflügel 3 kostengünstig aus Metall- oder Kunststoffblech zu fertigen. In der Nähe der Flügelvorderkante 18 weicht die Dicke d im Beispiel von der konstanten Dicke ab, da der Blechflügel dort verrundet ist, was Vorteile bei der Akustik bringen kann. In der Nähe der Flügelhinterkante 19 weist der Dickenverlauf eine Verjüngung auf, was beispielsweise durch Nachbearbeitung eines Blechs konstanter Dicke erreicht werden kann, um den Hinterkantenlärm zu reduzieren. Dennoch wird ein solcher Flügel als unprofilierter Blechflügel bezeichnet.
Der Mittelpunkt 20 der Mittellinie 17, welcher bei der halben meridionalen Erstreckung der Mittellinie 17 von der Flügelvorderkante 18 aus gemessen liegt, hat die Koordinaten m_c und Θ_c. Mit diesen Koordinaten wird die Verschiebung des Schnittes in Meridionalrichtung bzw. in Umfangsrichtung charakterisiert. Der Schnitt 16 hat eine Erstreckung I in Richtung der Meridionalkoordinate m. An der Flügelvorderkante 18 schließt die Mittellinie 17 einen Winkel β1 mit der Umfangsrichtung ein. An der Flügelhinterkante 19 schließt die Mittellinie 17 einen Winkel β2 mit der Umfangsrichtung ein. Die Winkel β1 und β2 sind maßgeblich für die aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften eines Lüfterrades 2. Der Mittelwert der beiden Winkel ist ein Maß für den Staffelungswinkel des Flügelschnitts 16, die Differenz der beiden Winkel ist ein Maß für die relative Wölbung des Flügelschnitts 16. Die Erstreckung des Flügelschnitts 16 in Umfangsrichtung hängt maßgeblich von seiner Erstreckung I in Meridionalrichtung und dem Staffelungswinkel, also etwa dem Mittelwert aus β1 und β2, ab.
In Figur 2b ist schematisch der Schnitt 16 eines profilierten Flügels 3 mit einer Iso-Spannweitenfläche gezeigt. Es gelten weitgehend die Ausführungen zu Fig. 2a. Allerdings ist die Dickenverteilung nicht konstant. Die Dicke ist vielmehr eine Funktion der Meridionalposition m. Im Ausführungsbeispiel ist eine Dickenverteilung vorhanden, die der eines Tragflügelprofils ähnelt. Es gibt bei dem Flügelschnitt 16 eine maximale Dicke d_max. Solche Dickenverteilungen sind charakteristisch für profilierte Lüfterflügel 3. Profilierte Lüfterflügel 3 sind vorteilhaft für Wirkungsgrad und Akustik eines Lüfters. Die Fertigung solcher Lüfterflügel 3 ist allerdings aufwändiger als bei unprofilierten Flügeln, insbesondere bei einer Fertigung aus Blech. Bei profilierten Flügeln können die Dickenverteilung und die maximale Dicke d_max zusätzlich von der Spannweitenkoordinate s abhängen.
Die Flügelschnitte 16 in den Figuren 2a und 2b umfassen vom Flügel 3 ohne Unterbrechung den gesamten Bereich von einer Flügelvorderkante 18 bis zu einer Flügelhinterkante 19. Je nach Lüftergeometrie und Definition der Innersten und Äußersten Iso-Spannweitenkurve kann es insbesondere für normierte Spannweitenkoordinaten s im Bereich der Innersten und/oder Äußersten Iso-Spannweitenkurven vorkommen, dass ein Flügel 3 nur teilweise geschnitten wird, das heißt, dass Schnitte 16 nicht ohne Unterbrechung den gesamten Bereich von einer Flügelvorderkante 18 bis zu einer Flügelhinterkante 19 enthalten. Solche Schnitte 16 werden für die Definition der Welligkeit als irrelevant definiert und der Bereich der betrachteten normierten Spannweitenkoordinaten s wird für die Definition der Welligkeit derart eingeschränkt, dass solche unvollständigen Schnitte nicht vorkommen.
Für die nach den Figuren 2a und 2b definierten geometrischen Größen eines Schnittes 16 eines Lüfterflügels 3 mit einer Iso-Spannweitenfläche kann der Verlauf für einen beliebigen Lüfterflügel 3 als Funktion der normierten Spannweitenkoordinate s betrachtet werden.
Anhand von Figur 3 wird erläutert, wann ein derartiger Funktionsverlauf als wellig definiert ist. Figur 3 zeigt einen Funktionsverlauf 21 einer beliebigen Größe, welche beispielsweise β1, β2, I, m_c, Θ_c, β1-β2, d_max, der Dicke d an einer bestimmten Position m* in Meridionalrichtung oder eine weitere Größe eines Flügelschnittes sein kann, in Abhängigkeit der normierten Spannweitenkoordinate s. Offensichtlich ist der Funktionsverlauf von 21 wellig. Der ebenfalls eingetragene Funktionsverlauf 22 verläuft tendenziell ähnlich zum Funktionsverlauf 21, ist allerdings nicht wellig. Er wurde durch Filterung des Funktionsverlaufs 21 hergeleitet. Der verwendete Filter ist die Approximation von 21 durch ein Polynom 3. Grades mit der Methode der geringsten Fehlerquadrate im hier relevanten Intervall von s=0.0 bis s=1.0.
Weiter ist die Differenz 23 aus Funktionsverlauf 21 und dem gefilterten Funktionsverlauf 22 dargestellt. Mit Hilfe der Differenzfunktion 23 können geeignete Definitionen von Welligkeit angegeben werden. Insbesondere weist die Differenzfunktion 23 im relevanten Intervall von s=0.0 bis s=1.0 mehrere Extrema auf, vorteilhaft mehr als 4 Extrema. Die Differenzfunktion 23 weist in diesem Intervall mehrere Nulldurchgänge auf, vorteilhaft mehr als 3. Auch weist die Differenzfunktion mehrere Wendepunkte auf, vorteilhaft mehr als 3. Jedes der genannten Kriterien führt für den Funktionsverlauf 21 zur Aussage, dass dieser wellig ist. Es kann an diesem Beispiel auch erkannt werden, dass man, will man ausgehen von einem nicht-welligen Verlauf einer Funktion, zu einem welligen Verlauf gelangen, man den nicht-welligen mit einer geeigneten welligen Funktion ähnlich der Differenzfunktion 23 additiv überlagern kann.
Anhand Figur 3 wird die Wellenlänge λ sowie die Amplitude A einer welligen Funktion definiert. Die Wellenlänge λ ist als Differenz der normierten Spannweitenkoordinate s zwischen einem Nulldurchgang und dem übernächsten Nulldurchgang der Differenzfunktion 23 definiert. λ ist eine dimensionslose Wellenlänge, die in Relation zur normierten Spannweitenkoordinate s zu sehen ist, welche für den gesamten Lüfterflügel von 0.0 bis 1.0 läuft. Deswegen ist die Zahl der Wellen über die Spannweite eines Lüfterflügels etwa 1.0/λ.
Es wird weiterhin eine dimensionsbehaftete Wellenlänge Λ eingeführt, welche die Einheit einer Länge hat, und die insbesondere den geometrischen Abstand zweier aufeinander folgender Wellenberge, in Spannweitenrichtung gemessen, als Wert hat. Die Amplitude A entspricht dem Betrag des Funktionswertes eines Extremums der Differenzfunktion 23. λ, Λ und A sind keine Konstanten, sondern können im Verlauf der Differenzfunktion 23 bzw. über einen Lüfterflügel gesehen in einem gewissen Bereich variieren. Bei Beispielen, die nicht der Erfindung entsprechen, ist es möglich, dass die Differenzfunktion nicht notwendigerweise einen ähnlichen Verlauf wie eine Sinusfunktion hat. Sie kann, abweichend von der Erfindung, auch zackige, stufenförme, sägezahnförmige, kammförmige, zungenförmige oder sonstige Verläufe haben, solange nur die zuvor beschriebene Definition der Welligkeit erfüllt ist.
Generell wird ein Lüfterflügel 3 dann als wellig in Spannweitenrichtung bezeichnet, wenn der Verlauf mindestens einer der Funktionen β1, β2, I, m_c, Θ_c, β1-β2, d_max, β1+β2 oder d(m*) gemäß der gemachten Definitionen wellig ist.
Fig. 4a zeigt eine perspektivische Ansicht eines Lüfterrades 2 axialer Bauart von schräg hinten gesehen. Die Lüfterflügel 3 sind wellig. Die Welligkeit dieser Lüfterflügel 3 wurde durch Überlagerung der Längenkoordinate Θ_c in Umfangsrichtung eines nicht welligen Referenzflügels mit einer sinusförmigen Welligkeit der Amplitude 10 mm erreicht. Vorteilhafte Amplituden bei Welligkeiten von Längengrößen sind 3 mm bis 20 mm. Bezogen auf den Lüfterflügel 3 führt dies zu einer Welligkeit der Sichelung und der V-Stellung. Die Welligkeit der Lüfterflügel 3 ist im Ausführungsbeispiel an einer ausgeprägten Welligkeit der Flügelvorderkante 18 und der Flügelhinterkante 19 gut zu erkennen. Bei dieser Art der Welligkeit kann die Amplitude, die der Längenkoordinate Θ_c überlagert ist, in etwa in der gleichen Größe auch bei der Welligkeit der Flügelvorderkante 18 und der Flügelhinterkante 19 wiedergefunden werden.
In Fig. 4b, welche einen Lüfterflügel 3 desselben Lüfterrades 2 in einer geschnittenen Darstellung zeigt, ist zu erkennen, dass sich die Welligkeit durch den gesamten Lüfterflügel 3 fortsetzt. Die gesamte Oberfläche des Lüfterflügels ist wellig. Es verlaufen etwa 4 ¼ Wellenlängen über die gesamte spannweitige Erstreckung der Lüfterflügel 3. Vorteilhaft erstrecken sich etwa 3 - 12 Wellenlängen über die gesamte spannweitige Erstreckung von Lüfterflügeln 3. In Fig. 4b ist die Koordinatenrichtung der normierten Spannweite s, welche in der Schnittebene liegt, eingezeichnet. Außerdem ist die dimensionsbehaftete Wellenlänge Λ in Spannweitenrichtung an einer Stelle im Schnitt eingezeichnet. Im Ausführungsbeispiel beträgt diese Wellenlänge etwa 3 cm bei einem maximalen Lüfterraddurchmesser von 630 mm. Erfindungsgemäß liegen solche Wellenlängen zwischen 3 mm und 50 mm, oder zwischen 0.5% und 5% des maximalen Lüfterraddurchmessers.
Die Welligkeit der Flügelvorderkante 18 führt zu einer Reduktion insbesondere des tonalen Lärms, welcher infolge von Zuströmstörungen zu einem Lüfterrad 2 im Betrieb entsteht. Die Welligkeit der Sichelung im Beispiel der Figuren 4a und 4b sorgt aerodynamisch gesehen zu einer Welligkeit des Auftriebsbeiwertes. Diese Welligkeit induziert Längswirbel, welche die saugseitige Flügelumströmung stabilisieren und dadurch Strömungsablösungen mit einhergehender Lärmentstehung reduzieren. Durch die Welligkeit der Flügelhinterkante 19 werden Lärmenstehungsmechanismen durch lokale Ablösegebiete bzw. durch die stumpfe Hinterkantengeometrie abgeschwächt. Durch die Welligkeit der Flügeloberfläche wird entstehender und reflektierter Lärm am Flügel stärker gestreut, was zu Vorteilen beim Lärmverhalten des Lüfters führt. Durch die einfache Maßnahme der Überlagerung der Längenkoordinate Θ_c in Umfangsrichtung mit einer Welligkeit kann das akustische Verhalten eines Lüfters an mehreren ursächlichen Mechanismen verbessert werden.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Welligkeit können ebenfalls den Figuren 4a und 4b entnommen werden. Zum einen ist der äußerste Bereich 26 des axialen Lüfterflügels 3 mit Hilfe der Welligkeit sehr gezielt gestaltet. In diesem Bereich endet der Lüfterflügel 3 mit einer betragsmäßig hohen, negativen Sichelung und V-Stellung. Die äußersten Flügelschnitte sind lokal stark entgegen der Drehrichtung verschoben. Eine solche Gestaltung wirkt sich massiv reduzierend auf den breitbandigen Lärm aus, der infolge der Kopfspaltüberströmung bei einem Axialventilator oft eine bedeutende Schallquelle ist. Insofern übernimmt die beispielhafte Gestaltung die aeroakustische Funktion eines Winglets mit. Man kann auch sagen, Winglet und Welligkeit sind perfekt und nahtlos mit einer einzigen konstruktiven Maßnahme ineinander integriert worden.
Auch im innersten Bereich 25 des Lüfterflügels 3 ist eine sehr gezielte Gestaltung vorgenommen worden. So trifft, wie in Fig. 4b zu erkennen ist, der Lüfterflügel 3 lokal in einem etwa rechten Winkel auf den Nabenring 4. Dies bringt entscheidende Vorteile bei Fügeprozessen zwischen Nabenring 4 und Lüfterflügel 3, insbesondere beim Schweißen. Auch für das Fertigungsverfahren des Kunststoffspritzguss bei der integralen Fertigung eines Lüfterrads 2 ist eine solche Gestaltung von besonderem Vorteil. Des Weiteren werden die Kerbspannungen am Flügelfuß durch eine solche Gestaltung minimiert. Das Auftreffen der Lüfterflügel 3 in einem Winkel von 75° bis 115°, vorzugsweise von 90°, auf den Nabenring 4 und den Deckring 5 wird durch die Welligkeit erreicht. Der nicht wellige Referenzflügel, der vergleichbare aerodynamische Eigenschaften hat (Wirkungsgrad und Luftleistung), würde in einem erheblich spitzeren Winkel auf den Nabenring 4 und den Deckring 5 auftreffen.
Fig. 5a zeigt eine perspektivische Ansicht eines Lüfterrades 2 radialer Bauart von schräg vorne. Die Lüfterflügel 3 sind wellig. Die Welligkeit dieser Lüfterflügel 3 drückt sich insbesondere in einer Welligkeit der Größen m_c (Lage des Flügelschnittes in Richtung der Meridionalkoordinate) und Θ_c (Lage des Flügelschnittes in Richtung der Umfangslängenkoordinate) aus. Die Erstreckung I der Schnitte in Meridionalrichtung ist nicht wellig. Weitere Größen können dazu noch eine geringer ausgeprägte Welligkeit haben. Die Welligkeit findet sich beim Verlauf der Flügelvorderkante 18 und der Flügelhinterkante 19 wieder. Dadurch wird Vorderkantenlärm aufgrund von Zuströmstörungen sowie Hinterkantenlärm reduziert. Im Beispiel sind über die gesamte Spannweite etwa 7 ½ Wellenlängen vorhanden. Die dimensionsbehaftete Wellenlänge Λ ist im Bereich der Flügelvorderkante 18 tendenziell größer als an der Flügelhinterkante 19, was daran liegt, dass die Flügelvorderkante 18 über die gesamte Spannweite gemessen durch ihren Verlauf deutlich länger ist als die Flügelhinterkante 19.
Aus Fig. 5b, welche den Gegenstand von Fig. 5a in einer radialen Ansicht geschnitten zeigt, wird deutlich, dass die Welligkeit bei diesem nichterfindungsgemäßen Beispiel so gewählt ist, dass die Fläche der Lüfterflügel 3 im Schnitt gesehen nicht wellig ist. Insbesondere ist im Zusammenspiel die Welligkeit von m_c und Θ_c und weiteren Größen derart gewählt, dass diese Fläche, im Schnitt gesehen, nicht wellig ist.
Dies führt zu einer geringfügigen Reduktion der akustischen Vorteile infolge der Welligkeit, hat aber fertigungstechnische Vorteile. Es handelt sich bei dem Lüfterrad 2 in diesem Beispiel um ein Lüfterrad mit unprofilierten Lüfterflügeln 3. Die Dicken d der Lüfterflügel 3 sind, wie im ebenen Schnitt 24 eines Lüfterflügels 3 in Fig. 5b zu erkennen ist, im Wesentlichen konstant. Ein solches Lüfterrad ist vorteilhafterweise aus Blech (Metall oder Kunststoff) gefertigt. Die Fertigung von Lüfterflügeln 3 aus Blech ist wesentlich einfacher und kostengünstiger, wenn die Fläche der Lüfterflügel 3 im Schnitt gesehen nicht wellig ist, da die benötigte Verformenergie beim Prägen oder Tiefziehen der Blechflügel in diesem Fall wesentlich geringer ist. Die Welligkeit der Vorder- und Hinterkanten, welche schon allein große akustische Vorteile mit sich bringt, kann fertigungstechnisch beispielsweise durch Beschneiden oder Stanzen realisiert werden.
Fig. 6a zeigt in perspektivischer Ansicht ein Lüfterrad 2 radialer Bauart von schräg vorne gesehen. Die Lüfterflügel 3 sind wellig. Das Lüfterrad 2 in diesem Beispiel ist ähnlich zu dem des Beispiels gemäß Fig. 5a, 5b. Insbesondere sind die nicht welligen Referenzflügel von gleicher Geometrie. Die Welligkeit dieser Lüfterflügel 3 in diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich allerdings vom vorherigen. Sie drückt sich insbesondere in einer Welligkeit der Größe (β1+β2)/2 aus, also insbesondere einer Welligkeit des Staffelungswinkels. Dabei sind die geometrische Umlenkung (β1-β2), die Koordinaten Θ_c und m_c sowie die meridionale Erstreckung I der Lüfterflügel 3 nicht wellig über die Spannweitenrichtung. Die Amplitude A der Welligkeit von (β1+β2)/2 beträgt etwa 1°. Die Amplituden von Welligkeiten von Winkelgrößen betragen 0.5°-3°. In Fig. 6a ist zu erkennen, dass, verursacht von der beschriebenen Welligkeit, insbesondere die Verläufe von Flügelvorderkanten 18 und Flügelhinterkanten 19 der Lüfterflügel 3 eine ausgeprägte Welligkeit aufweisen, was zu den bereits beschriebenen akustischen Vorteilen führt.
Fig. 6b zeigt in radialer Seitenansicht den Gegenstand aus Figur 6a. Die Welligkeit der Flügelhinterkanten 19 ist je nach Blickrichtung unterschiedlich stark erkennbar. Da m_c und I nicht wellig sind, ist auch die Position der Flügelhinterkanten 19 in Meridionalrichtung gesehen nicht wellig. Dies kann etwa bei der in Fig. 6b sich unten befindlichen Flügelhinterkante 19 nachvollzogen werden. Die Welligkeit von (β1+β2)/2 allerdings führt zu einer Welligkeit der Position in Umfangsrichtung der Flügelhinterkanten 19. In Fig. 6b ist dies besonders ausgeprägt bei der etwa in Bildmitte sich befindlichen Flügelhinterkante 19 zu erkennen. Die Amplitude A dieser Flügelhinterkantenwelligkeit beträgt vorzugsweise 3 mm bis 20 mm, oder 0.5% bis 5% des maximalen Lüfterraddurchmessers. Das für den Verlauf der Flügelhinterkanten 19 beschriebene gilt im Ausführungsbeispiel auch für den Verlauf der Flügelvorderkanten 18.
In Fig. 6b ist außerdem die besonders vorteilhafte Gestaltung der inneren und äußeren Bereiche 25 und 26 der Lüfterflügel 3 des aus Blech gefertigten Lüfterrades 2 zu erkennen. Durch die spezielle Gestaltung der Welligkeit im inneren Bereich 25 bzw. im äußeren Bereich 26 der Lüfterflügel 3 ist erreicht worden, dass der Flächenwinkel, den der Nabenring 4 bzw. der Deckring 5 mit Lüfterflügeln 3 am Verbindungsbereich einschließen, über weite Bereiche nahe 90° ist. Dies ist sehr vorteilhaft für die Fertigung, insbesondere beim Schweißen von Blechrädern sowie beim Spritzguss von Komplettlüfterrädern. Bei Radiallüfterrädern im Schnittbereich von Deckring 5 und Flügelvorderkanten 18 ist diese Eigenschaft insbesondere für die Akustik vorteilhaft. Diese Rechtwinkligkeit ist erreicht worden, obwohl für die aerodynamische und wirkungsgradoptimierte Vorauslegung, welche durch den nicht welligen Referenzlüfterflügel gekennzeichnet ist, Winkel vorhanden sind, die deutlich spitzer bzw. stumpfer sind. Eine besonders vorteilhafte Gestaltung der Welligkeit ist dann erreicht, wenn die größte und/oder mittlere betragsmäßige Abweichung von 90° zwischen Lüfterflügeln 3 und Nabenring 4 bzw. Deckring 5 durch die Welligkeit um mindestens 10° reduziert wurde.
Fig. 6c zeigt in einem ebenen Schnitt den Gegenstand aus Figuren 6a, 6b, von radial seitlich gesehen. Auch in den Ebenenschnitten 24 der Flügel ist eine Welligkeit erkennbar. In diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist also auch die Oberfläche der Lüfterflügel 3 wellig. Dies führt, wie bereits beschrieben, zu zusätzlichen akustischen Vorteilen. Die Fertigungsweise in Blech ist jedoch erschwert. Das Aufbringen einer relativ hohen Verformenergie zum Prägen oder Tiefziehen der Lüfterflügel 3 ist nötig, insbesondere um die wellige Kontur einzubringen. Außerdem muss gewährleistet sein, dass die Bleche bei einem solchen Verformprozess nicht reißen. Spezielle fließfähige Metall- oder Kunststoffbleche können verwendet werden. Ein ausschlaggebendes Maß für die aufzubringende Verformenergie ist die lokale Wellenamplitude A der Verschiebung der Flügelfläche infolge der Welligkeit relativ zu seiner nicht welligen Referenzposition bezogen auf die dimensionsbehaftete Wellenlänge Λ. Um gute akustische Effekte zu erreichen und dennoch fertigbare Blechschaufeln zu erhalten, hat sich ein Verhältnis A/Λ im Bereich zwischen 0.03 und 0.3 als besonders vorteilhaft erwiesen.
Die Welligkeit der Lüfterflügel 3 im Beispiel nach Fig. 6a-6c hat die Besonderheit, dass im Bereich des Mittelpunkts der Flügelschnitte in Meridionalrichtung gesehen, also etwa in der Mitte der Lüfterflügel in Meridionalrichtung gesehen, keine oder nur wenig Welligkeit ausgeprägt erscheint (dort erscheint im Schnitt gesehen die Amplitude der Welligkeit null oder nahe null). Am unteren Flügelschnitt 24 in Fig. 6c ist ein solcher mittiger Bereich in etwa geschnitten, weshalb dort die Ausprägung der Welligkeit relativ gering erscheint. Dies liegt insbesondere daran, dass weder m_c noch Θ_c mit einer Welligkeit überlagert sind. Diese Gestaltungsweise ist vor allem bei Lüfterflügeln 3 in Blechbauweise, besonders vorteilhaft. Zum einen ist die starke Ausprägung der Welligkeit auf die hinsichtlich Lärmentstehung wichtigsten Bereiche in der Nähe der Flügelvorderkante 18 und der Flügelhinterkante 19 beschränkt. Im weniger wichtigen Bereich in der Lüfterflügelmitte, in Meridionalrichtung gesehen, ist unnötiger Verformaufwand weitestgehend vermieden. Weiterhin hat der eher nicht oder nur relativ schwach wellige mittige Bereich erhebliche Vorteile, was die Verformung der Lüfterflügel 3 im Betrieb betrifft. Durch das Vorhandensein dieses Bereiches können insbesondere Verformungen in Spannweitenrichtung und etwa senkrecht zur Fläche der Lüfterflügel in bedeutendem Maße reduziert werden.
Fig. 7a zeigt in perspektivischer Ansicht ein nicht der Erfindung entsprechendes Lüfterrad 2, welches ein im Betrieb nicht rotierendes Nachleitrad (Stator) ist, von schräg vorne gesehen. Das Lüfterrad 2 hat einen Nabenring 4 und einen Deckring 5, welche durch wellige Lüfterflügel 3 miteinander verbunden sind. Am Nabenring 4 ist ein Befestigungsflansch 28 für einen Motor vorgesehen. Am Deckring 5 ist ein Befestigungsbereich 29 vorgesehen, mit dem das Nachleitrad 2 beispielsweise an einem Gehäuse befestigt werden kann. Die Welligkeit in diesem Ausführungsbeispiel ist durch eine Welligkeit der lokalen Flügeldicke d an einer meridionalen Position m* nahe der Flügelvorderkante 18 konstruiert worden. Sowohl Flügelvorderkante 18 als auch Flügelhinterkante 19 sind nicht wellig. In Fig. 7a kann die Welligkeit der Lüfterflügel 3 an der Welligkeit einiger Ansichtssilhouetten 31 erkannt werden.
Fig. 7b zeigt, von vorn gesehen, den Gegenstand aus Fig. 7a in einem Schnitt an einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse, wobei die axiale Position der Schnittebene in der Nähe der Flügelvorderkanten 18 liegt. In den Schnitten 24 durch Flügel 3 ist die Welligkeit der Dicke sehr deutlich zu erkennen. Es sind über die Spannweitenrichtung etwa 9 Wellenlängen der Welligkeit der lokalen Dicke d vorhanden. Die maximale Amplitude dieser Welligkeit ist etwa 4 mm. Eine solche Ausführungsform wird aufgrund der nicht konstanten Dicke der Lüfterflügel 3 vorteilhaft in Guss gefertigt. Die Lüfterflügel 3 sind dann, wie im Ausführungsbeispiel, vorteilhaft profiliert. Die Welligkeit der Dicke der Lüfterflügel 3 in der Nähe der Vorderkante 18 führt zu einer Reduktion des tonalen Lärms aufgrund von Zuströmstörungen (Vorderkantenlärm). Insofern wird ein vergleichbarer Effekt erzielt wie bei einer welligen Gestaltung einer Flügelvorderkante 18.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lüfterrads wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht einschränken. Der Schutzumfang ist durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt.

Bezugszeichenliste

1: Lüfterradachse
2: Lüfterrad
3: Lüfterflügel
3a: meridionale Lüfterflügelfläche
4: Nabenring
5: Deckring
6: Zuströmseitige Begrenzung
7: Abströmseitige Begrenzung
8: Innere Begrenzung
9: Äußere Begrenzung
10: Innerste Iso-Spannweitenkurve
11: Äußerste Iso-Spannweitenkurve
12: Zuströmseitige Iso-Meridionalpositions-Kurve
13: Abströmseitige Iso-Meridionalpositions-Kurve
14: Beispiel einer Iso-Spannweitenkurve bei s=0.7
15: Zweidimensionales Koordinatensystem (Θ,m)
16: Schnitt eines Flügels mit einer Iso-Spannweitenkurve
17: Mittellinie
18: Flügelvorderkante
19: Flügelhinterkante
20: Mittelpunkt der Mittellinie
21: Wellige Funktion
22: Gefilterte Funktion
23: Differenzfunktion
24: Ebenenschnitt eines Flügels
25: Innerer Bereich eines Flügels
26: Äußerer Bereich eines Flügels
27: Drehrichtung
28: Motorbefestigungsflansch
29: Gehäusebefestigungsbereich
30: Einlaufdüse eines Stators
31: Silhouettenlinie eines Lüfterflügels

Claims

Lüfterrad (2) für einen Lüfter, mit mindestens zwei wellig ausgeführten Lüfterflügeln (3), einem Nabenring (4) und einem Deckring (5), wobei sich die Lüfterflügel (3) zwischen dem Nabenring (4) und dem Deckring (5) von einer Flügelvorderkante (18) zu einer Flügelhinterkante (19) erstrecken und sowohl am Nabenring (4) als auch am Deckring (5) befestigt sind, wobei sich die Welligkeit der Lüfterflügel (3) durch den gesamten Lüfterflügel (3) fortsetzt, dergestalt, dass die Lüfterflügel (3) unter einem Winkel von 75° bis 105°, vorzugsweise von etwa 90°, zu dem Nabenring (4) und dem Deckring (5) stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Welligkeit in etwa sinusförmig verläuft und Amplituden im Bereich von 3 mm bis 50 mm und/oder zwischen 0,5 und 5 % des maximalen Lüfterraddurchmessers hat, bei Winkelgrößen mit Amplituden im Bereich von 0.3°und 3°.
Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfterflügel (3) aus Blech gefertigt ist.
Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das komplette Lüfterrad (2) gußtechnisch hergestellt ist.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es als Radial-/Diagonal-/Axiallüfterrad oder als Vorleit- oder Nachleitrad ausgeführt ist.
Lüfter mit mindestens einem Lüfterrad (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Lüfter nach Anspruch 5, mit mindestens einem weiteren, für sich gesehen bekannten Lüfterrad (2) gemäß Stand der Technik.
System mit mindestens einem Lüfter nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei es sich bei dem System um ein Klimagerät, ein Kompakt-/Klimakastengerät, ein Elektronikkühlungsmodul, ein Generatorlüftungssystem, ein Industrie- oder Wohnraumkühlgerät, eine Wärmepumpe, etc. handelt.