AT398813B - Ventilatoreinheit - Google Patents

Description

AT 398 813 B

Die Erfindung betrifft eine zum Einbau in Rohrleitungen, Kanäle oder kanaiähnliche Gehäuse bzw. in Lüftungs- und Klimageräte bestimmte, zum Fördern gasförmiger Medien dienende Ventilatoreinheit mit einem Gehäuse, mit einem darin enthaltenen, frei laufenden spiralgehäuseiosen und motorisch angetriebenen Radiallaufrad zum Fördern eines gasförmigen Mediums und mit einem das Radiallaufrad radial außen umgebenden, unmittelbar daran angrenzenden Leitapparat, der an der Innenseite des Gehäuses angeordnet ist und eine Anzahl von sich axial erstreckenden Leitschaufeln aufweist, welche die aus dem Radiallaufrad austretende Strömung des Fördermediums in die axiale Richtung umlenken, wobei die Leitschaufeln eine im wesentlichen geradlinig verlaufende Schaufeleintrittskante besitzen und unter einem entsprechend der Austrittsrichtung des Fördermediums gewählten Anstellwinkel gegen die Drehachse des Radiallaufrades geneigt sind, so daß ein glatter, gleichmäßiger Strömungsöbergang in den Leitapparat erfolgt.

Eine solche Ventilatoreinheit ist aus der DE-OS 1,628.335 bekannt geworden.

Bei dieser bekannten Anordnung wird zwar ein relativ glatter, gleichmäßiger Strömungsübergang aus dem Laufrad in den Leitapparat gewährleistet, jedoch ergeben sich wegen der Ausbildung der Schaufeln und wegen der konischen Gestaltung der Mäntel, die sich in Richtung zur Austrittsöffnung hin verjüngen, Probleme einerseits infolge gewisser nicht zu vermeidender Turbulenzen im Strömungsverlauf und andererseits durch den relativ großen Aufwand bei der Herstellung einiger recht kompliziert gestalteten Teile der Anordnung. Auch der Einbau dieser bekannten Vorrichtung in bestehende Rohrleitungen bereitet Schwierigkeiten. Diese bekannte Vorrichtung zielt nämlich darauf ab, eine möglichst hohe Austrittsgeschwindigkeit zu erreichen, wobei auf den Gesichtspunkt, die Austrittsströmung so zu gestalten, daß möglichst geringe Verluste im nachfolgenden System entstehen, sowie auf die Frage der Verringerung des Aufwandes bei der Herstellung und der Montage nicht Bedacht genommen wurde.

Die aus der FR-PS 1,260.782 und aus der US-PS 2,900.125 bekannt gewordenen Einrichtungen sind gleichfalls hinsichtlich des konstruktiven Aufbaues und der Montage aufwendig.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Ventilatoreinheit mit drallfreiem Austritt der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die einerseits einem einfachen, wenig aufwendigen Aufbau aufweist und eine leichte Herstellung ermöglicht, andererseits die Umlenkung des radial aus dem Laufrad austretenden Luftstromes in die axiale Richtung so verbessert, daß diese Umlenkung ohne Stösse und Turbulenzen erfolgt, um dadurch eine gleich mäßige, gleichsam laminare Strömung zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Leitschaufeln im Radialschnitt ein Kreisbogenprofil aufweisen, daß der Leitapparat außen von einem axialen, als Zylindermantel ausgebildeten Gehäusemantel mit annähernd gleichbleibend großem Querschnitt umgeben ist und daß die Leitschaufeln unter einem Winkel zwischen 7° und 15°, vorzugsweise 10° bezüglich der Drehachse des Radiallaufrades schräggestellt sind.

Dadurch wird eine Ventilatoreinheit geschaffen, bei der nicht nur das bereits beim Stand der Technik gute Strömungsverhalten unter starker Reduzierung der Energieverluste noch verbessert wird, sondern auch noch unter Vereinfachung des Aufbaus die Herstellung weniger aufwendig und kostengünstiger gestaltet wird. Die Kombination gemäß der Erfindung zwischen dem Kreisbogenprofil auf der einen Seite und der Schrägstellung um 7° bis 15° auf der anderen Seite ergibt einen hinsichtlich der Verluste optimalen Übergang von Laufschaufel zur Leitschaufel, es ist gelungen, die Austrittsströmung so zu gestalten, daß möglichst geringe Verluste im nachfolgenden System entstehen. Durch den in konstruktiver Hinsicht einfacheren Aufbau der einzelnen, die erfindungsgemäße Ventilatoreinheit bildenden Teile ergibt sich auch eine kostengünstigere Herstellung dieser Teile und eine einfachere Montage.

Um eine optimale Strömung des Mediums zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Länge der Schaufeln etwa 5 - 6 mal so groß wie der Krümmungsradius ist, sowie, wenn die Schaufelhöhe etwa 2 - 3 mal so groß wie die Schaufelbreite ist.

Es hat sich herausgestellt, daß optimale Strömungsverhältnisse bei einer Anordnung von 15 - 18, vorzugsweise 17 Leitschaufeln vorliegen.

Diese Leitschaufeln sollen zweckmäßig so angestellt sein, daß der Eintrittswinkel der Austrittsrichtung des zu fördernden Mediums aus dem Laufrad entspricht und somit das Fördermedium annähernd stoßfrei eintreten kann. Um eine solche Einstellung der Leitschaufeln auf einfache Weise zu ermöglichen, können diese Leitschaufeln so gelagert werden, daß Sie gemeinsam verstellt und eingestellt werden können. Dadurch läßt sich eine nachträgliche optimale Einstellung ermöglichen und auf einfache Weise eine Volumenstrom-Regelung in geringem Umfang erzielen.

Optimale Verhältnisse ergeben sich weiters dann, wenn die Leitschaufeln entgegen der Drehrichtung des Radiallaufrades gekrümmt sind und in axialer Richtung an beiden Enden über die Laufradschaufeln des Radiallaufrades hinausstehen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargesteilt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung gemäss der Erfindung in einer Seitenansicht teilweise geschnitten und in 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

AT 398 813 B schematischer Darstellung, Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in einer Draufsicht, Fig. 3 eine Abwicklung der Räder nach Fig. 1 und 2 in Teildarstellung und in grösserem Maßstab, Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung wiederum in Seitenansicht und in Teildarstellung teilweise geschnitten, Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 4 in einer Draufsicht, Fig. 6 den Leitapparat einer weiteren Variante des Erfindungsgegenstandes in einer Seitenansicht, Fig. 7 die Anordnung nach Fig. 6 in einer Draufsicht und Fig. 8 eine Schaufel des Leitapparates nach Fig. 6 in einer Ansicht von vorn und in schematischer Darstellung. Die erfindungsgemässe Ventilatoreinheit nach Anspruch 1 enthält ein freilaufendes Radiallaufrad 1 ohne Spiralgehäuse und einen dem Laufrad zugeordneten Antriebsmotor 2, der zweckmässigerweise als Aussen-läufermotor ausgebildet sein kann, damit seine Drehzahl geregelt werden kann, z.B. wenn man die Luftmenge dem tatsächlichen Bedarf anpassen will, z.B. um Energie zu sparen. Erfindungsgemäss ist in Strömungsrichtung des Mediums gemäss den Pfeilen 3a, 3b gesehen dem Laufradaustritt 4 ein Leitapparat 5 nachgeschaltet, der die in radialer Richtung gemäss den Pfeilen 6a aus dem Laufrad austretende Strömung des Fördermediums in die axiale Richtung gemäss den Pfeilen 6b umlenkt, bis das Fördermedium gemäss den Pfeilen 3b austreten kann. Es ist zu erkennen, dass bei der Ausführungsform nach Fig. 1 der Leitapparat 5, der die Gestalt eines unverdrehbar angeordneten Rades mit mehreren Schaufeln 7 besitzt, das Radiallaufrad 1 von aussen her umgibt, indem zwischen dem Aussenumfang des Radiallaufrades und dem Leitapparat 5 ein Abstand vorhanden ist. Wie gesagt, besteht der Leitapparat aus mehreren Leitschaufeln - es können z.B. 15 -18 vorzugsweise 17 Schaufeln vorgesehen sein - und diese Schaufeln sind so eingestellt, dass der Eintrittswinkel der Austrittsrichtung des Fördermediums aus dem Laufrad entspricht, so dass das Fördermedium annähernd stossfrei in den Leitapparat eintreten kann. Die Leifschaufeln des Leitapparates können in verschiedener Weise ausgebildet und angeordnet sein. So können z.B. die Leitschaufeln 10 des Leitapparates 11 der Anordnung nach Fig. 6 gemäss der Darstellung Fig. 7 so schräg zur Langsachse 12 angeordnet und eingestellt sein, dass das Fördermedium aus der radialen Richtung in die axiale Richtung umgelenkt wird, hierbei können z.B. die Leitschaufeln des Leitapparates unter einem Winkel α von 7 - 15° vorzugsweise 10° zur Radachse 12 schräggestellt sein. Dies ergibt sich auch aus Fig. 3 der Darstellung, hier ist der Laufraddrehsinn mit 13 bezeichnet die Umlenkung des Fördermediums erfolgt gemäss Pfeil 14 in die axiale Richtung 15. Man kann auch die Leitschaufeln des Leitapparates mit solch gekrümmter Form herstellen, dass das Fördermedium aus der radialen Richtung in die axiale Richtung umgelenkt wird. Die Leitschaufeln können auch ein Kreisbogenprofil haben, sie können auch ein von der Kreisbogenform abweichendes Krümmungsprofil haben. Diese verschiedenen Ausführungsformen helfen einerseits dazu, Energie zu sparen und Stossverluste zu vermeiden, andererseits dienen sie dazu, eine möglichst zweckmässige und wirkungsgradgünstige Umlenkung des Fördermediums nach dem Austritt aus dem Laufrad und vor dem Eintritt in die anschliessende Partie des Kanals oder der Rohrleitung zu erzielen. Gemäss der Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 kann man, wiederum um eine möglichst zweckmässige Strömung des Mediums zu erreichen, die Länge der Schaufeln 1 etwa fünf mal so gross wie den Krümmungsradius r zu machen, während die Schaufelhöhe h etwa zwei bis drei mal so gross wie die Schaufelbreite b ist. Die Schaufel ist in diesem Falle mit 10 bezeichnet. Um eine einfache, zweckmässige und möglichst wenig aufwendige Betätigung zu erzielen, kann man die Leitschaufeln so lagern, dass sie gemeinsam verstellt und eingestellt werden können, so dass eine nachträgliche optimale Einstellung möglich ist und eine Voiumenstrom-Regelung in geringem Umfange erreicht werden kann, die einfach und wenig aufwendig ist. Zur Vereinfachung vor allem der Montage und um eine einfache Konstruktion zu erreichen ist weiterhin vorgesehen, dass das Radiallaufrad, der zugehörige Antriebsmotor und der Leitapparat zu einer Einheit für sich zusammengefasst sind, die als Ganzes in den Kanal, die Rohrleitung usw. eingebaut werden kann, zu welchem Zweck an sich bekannte Flansche oder Reduzierstücke bzw. Überbrückungsabschnitte, Steckverbindungen u.dgl. vorgesehen werden können. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1-3 sind die Schaufeln aussen von einem Mantel 15 zylindrischer Form umgeben, der gleichzeitig das Gehäuse der Ventilatoreinheit darstellt, das die gesamte Einheit zusammenhält. In diesem Falle befindet sich der Antriebsmotor 2 an der dem Einlass 16 in das Laufrad 1 abgewandten Seite des Rades, er wird hierbei mit Hilfe von radialen Streben 17 gehaltert, die an ihren äusseren Enden bei 18 am zylindrischen Mantel befestigt sind. Das Gehäuse enthält also den Leitapparat und das Laufrad und trägt den Motor. Mit nicht weiter dargestellten Mitteln kann das Gehäuse in das Kanalsystem eingebaut werden. Bei der Variante nach Fig. 4 und 5 ist der Antriebsmotor 20 wiederum an der dem Einlass 21 in das Laufrad 22 abgewandten Seite des Rades 3 55

Claims (7)

1. AT 398 813 B angeordnet, er wird hierbei mit Hilfe von Winkelstrebert 23 gehaltert, deren eine Partie 24 axial verläuft und an ihrem freien Ende bei 25 an einem Tragring 26 befestigt ist, der zweckmässigerweise an der Lagerung des Laufrades 22 teilnimmt, und deren andere Partie 27 radial verläuft (die Partien 24 und 27 sind bei 28 miteinander verbunden) und zur Halterung des Antriebsmotors dient. 29 ist der Leitapparat, 30 ist eine Befestigungsplatte für den Antriebsmotor. Auch in diesem Falle, in dem der Ventilator 22 mit rückwärts gekrümmten Schaufeln ausgebildet ist, ist ein Gehäuse 31 vorgesehen, das die Einheit umschliesst und gleichzeitig die Handhabung für das Anbringen und Montieren der Einheit darstellt. Patentansprüche 1. Ventilatoreinheit mit einem Gehäuse, mit einem darin enthaltenen, frei laufenden spiralgehäuselosen und motorisch angetriebenen Radiallaufrad zum Fördern eines gasförmigen Mediums und mit einem das Radiallaufrad radial außen umgebenden, unmittelbar daran angrenzenden Leitapparat, der an der Innenseite des Gehäuses angeordnet ist und eine Anzahl von sich axial erstreckenden Leitschaufeln aufweist, welche die aus dem Radiallaufrad austretende Strömung des Fördermediums in die axiale Richtung umlenken, wobei die Leitschaufeln eine im wesentlichen geradlinig verlaufende Schaufeleintrittskante besitzen und unter einem entsprechend der Austrittsrichtung des Fördermediums gewählten Anstellwinkel gegen die Drehachse des Radiailaufrades geneigt sind, so daß ein glatter, gleichmäßiger Strömungsübergang in den Leitapparat erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln im Radialschnitt ein Kreisbogenprofii aüfweisen, daß der Leitapparat außen von einem axialen, als Zylindermantel ausgebildeten Gehäusemantel mit annähernd gleichbleibend großem Querschnitt umgeben ist und daß die Leitschaufeln unter einem Winkel zwischen 7° und 15°, vorzugsweise 10° bezüglich der Drehachse des Radiailaufrades schräggestellt sind.
2. 2. Ventilatoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (2) der Schaufeln etwa 5 - 6 mal so groß wie der Krümmungsradius (r) ist.
3. 3. Ventilatoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelhöhe (h) etwa 2 - 3 mal so groß wie die Schaufelbreite (b) ist.
4. 4. Ventilatoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Anordnung von 15 bis 18, vorzugsweise 17 Leitschaufeln .
5. 5. Ventilatoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln gemeinsam verstellbar und einstellbar sind.
6. 6. Ventilatoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln entgegen der Drehrichtung des Radiallaufrades gekrümmt sind.
7. 7. Ventilatoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln in axialer Richtung an beiden Enden über die Laufradschaufeln des Radiailaufrades hinausstehen. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 4