DE1057725B - Paddle wheel - Google Patents

Description

Schaufelrad Bei Schaufelrädern mit axialer Einströmung, aber näherungsweise radial gerichteter Ausströmung tritt innerhalb des Schaufelrades eine Umlenkung des strömenden Mediums ein. Bekanntlich wird diese Umlenkung dann mit den geringsten Verlusten erreicht, wenn die Schaufelformen so ausgeführt werden, daß für jede einzelne Stelle der Schaufelfläche der Tangens des von dieser Fläche gegenüber der Strömungsrichtung eingenommenen Winkels dem Verhältnis zwischen Umfangsgeschwindigkeit und Absolutgeschwindigkeit entspricht.Impeller For impellers with axial inflow, but approximately radially directed outflow, a deflection occurs within the impeller of the flowing medium. As is well known, this deflection is then with the slightest Losses achieved when the blade shapes are designed so that for each individual Place the blade surface of the tangent of this surface in relation to the direction of flow assumed angle is the ratio between peripheral speed and absolute speed is equivalent to.

Für einen guten Wirkungsgrad bei Rädern für gasförmige Medien ist es vor allem wichtig, daß an der Einströmstelle des Mediums ein Stoß oder eine Wirbelbildung möglichst vermieden wird. Wenn die Schaufeln hierbei so angeordnet sind, daß die Anlaufstelle schon in einem Bereich ist, wo die Strömung von der ursprünglich axialen Richtung wenigstens teilweise an die radiale Richtung abgelenkt ist, so sind hierbei besondere Schwierigkeiten dadurch gegeben, daß an diesen Stellen bereits ein erheblicher Geschwindigkeitsunterschied zwischen den deckscheiben- und radscheibenseitigen Stromfäden besteht. Der Einfluß dieses Geschwindigkeitsunterschiedes ist um so größer, je größer das Durchmesserverhältnis ist. Zur Anpassung an diese über die Schaufelbreite ungleiche Strömung werden die Schaufeln, die nach rückwärts oder vorwärts gekrümmt sein können, in bekannter Weise verwunden ausgeführt.For a good degree of efficiency with wheels for gaseous media is It is especially important that a shock or vortex formation at the point of inflow of the medium is avoided as much as possible. If the blades are arranged here so that the Contact point is already in an area where the flow from the originally axial Direction is at least partially deflected to the radial direction, so are here particular difficulties are given by the fact that at these points already a considerable Speed difference between the current filaments on the cover disc and wheel disc side consists. The influence of this speed difference is greater, the greater is the diameter ratio. To adapt to this unequal across the blade width Flow are the blades, which can be curved backwards or forwards, executed twisted in a known manner.

Nach der Erfindung kann für die Herstellung von Schaufelrädern für gasförmige Medien mit axialer Einströmung und näherungsweiser radialer Ausströmung, insbesondere für Luftförderung, bei denen an der Anströmkante der gekrümmten Schaufeln die Strömung von der axialen Richtung wenigstens teilweise in die radiale Richtung abgelenkt ist, dadurch eine wesentliche Verbesserung erreicht werden, daß längs der annähernd senkrecht zur radialen Hauptströmungsrichtung gemessenen Breite der einzelnen Schaufeln sowohl die Profilsehnen der Schaufeln in einer Ebene liegen als auch der größte Abstand der Profilmittellinie von der Profilsehne und damit die Profilwölbung sich ändert.According to the invention can be used for the production of paddle wheels for gaseous media with axial inflow and approximately radial outflow, especially for air conveyance, where at the leading edge of the curved blades the flow from the axial direction at least partially in the radial direction is deflected, a substantial improvement can be achieved in that longitudinal the width of the measured approximately perpendicular to the main radial direction of flow individual blades and the profile chords of the blades lie in one plane as well as the greatest distance of the profile center line from the profile chord and thus the curvature of the profile changes.

Mit besonderem Vorteil können dabei Profilschaufeln so ausgeführt werden, daß sich auch das Dickenverhältnis längs der Schaufelbreite ändert. Bei Schaufelrädern mit rückwärts gekrümmten Schaufeln ist es vorteilhaft, die einzelnen Schaufeln so auszuführen, daß die Profilwölbung von der Radscheibenseite zur Deckscheibenseite hin zunimmt. Bei Schaufelrädern mit vorwärts gekrümmten Schaufeln wird die Schaufelform zweckmäßig so bemessen, daß die Profilwölbung von der Radscheibenseite zur Deckscheibenseite hin abnimmt. Für die praktische Herstellung derartiger Schaufeln empfiehlt es sich, diese als Preßstücke mit einer nicht abrollbaren Wölbung - zweckmäßig in einem Gesenk - herzustellen. Bei Schaufelrädern mit in Strömungsrichtung langen Schaufeln ist es weiter zweckmäßig, die Wölbung der einzelnen Schaufeln so durchzuführen, daß der Abströmwinkel über die Schaufelbreite konstant ist, wobei die Stelle größter Wölbungshöhe wandert.Profile blades can be designed in this way with particular advantage that the thickness ratio also changes along the blade width. at Bucket wheels with backward curved blades it is beneficial to the individual Make the blades so that the profile curvature from the wheel disk side to the cover disk side increases towards. In the case of paddle wheels with blades curved forward, the paddle shape becomes expediently dimensioned so that the profile curvature from the wheel disk side to the cover disk side decreases towards. For the practical manufacture of such blades, it is advisable to these as pressed pieces with a curvature that cannot be rolled off - expediently in a die - to manufacture. In the case of impellers with blades that are long in the direction of flow, it is also expedient to carry out the curvature of the individual blades so that the outflow angle is constant across the blade width, the point being the largest Bulge height migrates.

Bei Ausführungsformen, bei denen die im Verhältnis zu ihrer Breite in Strömungsrichtung kurzen Schaufeln vorwärts gekrümmt sind und eine von der Radscheibenseite zur Deckscheibenseite hin abnehmende Profilwölbung aufweisen, ist es weiter zweckmäßig, die Schaufeln so auszuführen, daß der Abströmwinkel y sich von der Radscheibenseite aus nach der Deckscheibenseite hin verringert.In embodiments where the relative to their width blades that are short in the flow direction are curved forward and one from the wheel disc side have decreasing profile curvature towards the cover pane side, it is also useful to design the blades in such a way that the outflow angle y is from the wheel disk side reduced from towards the cover disk side.

Durch die neue Ausführung ist die Möglichkeit gegeben, über den gesamten durch die Länge der Kante gegebenen Bereich jeder Schaufel die Anströmkante so auszuführen, daß der größtmögliche Wirkungsgrad bei einfacher Herstellungsweise erreicht wird.The new design gives the option of covering the entire the area of each blade given by the length of the edge to design the leading edge in such a way that that the greatest possible efficiency is achieved with a simple manufacturing method.

Die Ausbildung einer Schaufel nach der Erfindung mit verschiedener Wölbung ist im folgenden an Hand einer Zeichnung erläutert. Hierbei ist angenommen, daß auf der linken Seite das angeströmte Ende der Schaufel, auf der anderen Seite der in Strömungsrichtung dargestellten Schaufel dasjenige Ende der Schaufel liegt, an dem das Medium abströmt. Entsprechend den dem Schaufelrad zugrunde liegenden Arbeitsbedingungen sei für die angeströmte Kante auf der Deckscheibenseite der Schaufel (Punkt A) der Winkel a, auf der Radscheibenseite (Punkt B) der Winkel fl errechnet.The formation of a blade according to the invention with different Curvature is explained below using a drawing. Here it is assumed that on the left side the end of the shovel against which the flow is flowing, on the other side the blade shown in the direction of flow is the end of the blade, where the medium flows off. According to the basis of the paddle wheel Working conditions are for the edge on the face of the blade on the face of the flow (Point A) the angle a, on the wheel disc side (point B) the angle fl is calculated.

Für die Abströmung in radialer Richtung ergibt sich der Winkel y für Punkt D (Deckscheibenseite) und E (Radscheibenseite). In Fig. 1 ist für das Profil der Schaufel in Strömungsrichtung entlang dem deckscheibenseitigen Stromfaden dementsprechend auf der linken Seite der Winkel a, auf der rechten Seite der Winkel y dargestellt. Das Schaufelprofil ist in einer allmählichen Wölbung in der Weise ausgebildet, daß sich ein stoßfreier Übergang zwischen den Winkeln ergibt. Die Schaufelgrundlinie hat hierbei eine Länge h, das Profil eine höchste Wölbungshöhe hl, woraus sich das Wölbungsverhältnis lal :l ergibt. Die größte Wölbungshöhe h braucht selbstverständlich nicht in der Mitte des Profils zu liegen.For the outflow in the radial direction, the angle y results for point D (cover disk side) and E (wheel disk side). In FIG. 1, for the profile of the blade in the direction of flow along the flow filament on the cover disk side, the angle a is correspondingly shown on the left-hand side and the angle y on the right-hand side. The blade profile is designed in a gradual curvature in such a way that there is a smooth transition between the angles. The blade base line here has a length h, the profile has a maximum arch height hl, from which the arch ratio lal : l results. Of course, the greatest arch height h does not have to be in the middle of the profile.

In Fig.2 ist darunter die analoge Darstellung für die radscheibenseitige Begrenzung BD der Schaufel über der Grundlinie 1, dargestellt. An Stelle des Winkels x ist dort der geringere Wölbungswinkel ß gewählt, während der Abströmwinkel 7, derselbe ist. Dementsprechend ergibt sich hier eine geringere Wölbung mit einer größten Höhe h2, wenn nach Fig. 7 die Eintrittskante 5 parallel zur Achse liegt.In FIG. 2 there is the analogous representation for the wheel disk side Boundary BD of the blade above the base line 1 is shown. Instead of the angle x is the smaller curvature angle ß selected there, while the outflow angle 7, is the same. Accordingly, there is a smaller curvature with a maximum height h2 when, according to FIG. 7, the leading edge 5 is parallel to the axis.

Zwischen diesen beiden Begrenzungslinien wird die Wölbung allmählich abnehmend ausgeführt, so daß sich an diesen Stellen Profile ergeben, die zwischen den beiden dargestellten Profilen liegen. Man erhält also auf diese Weise Formen für die gewölbten Profile, die unter sehr günstigen Strömungsverhältnissen arbeiten.Between these two boundary lines, the bulge will be gradual running decreasing, so that there are profiles at these points that between the two profiles shown. So this is how you get shapes for the curved profiles that work under very favorable flow conditions.

Es ist hierbei aber nicht notwendig, daß die Wölbung von außen nach innen abnehmend ausgeführt wird, vielmehr ist es unter Umständen auch vorteilhaft, und zwar insbesondere bei Schaufeln, bei denen nach Fig. 7 die angeströmte Kante 5' gegenüber der Achsrichtung geneigt ist, eine Änderung der Wölbung in umgekehrtem Sinne anzuordnen. Die Grundlinien 1, und 1, können dabei verschieden lang sein. Es können sich hierbei auch Formen ergeben, die einer mehrfach zusammengesetzten Wölbung entsprechen.In this case, however, it is not necessary for the curvature to decrease from the outside to the inside; rather, it may also be advantageous, in particular in the case of blades in which, according to FIG Change of curvature to be arranged in the opposite sense. The baselines 1 and 1 can be of different lengths. This can also result in shapes that correspond to a multiple composite curvature.

Die neuen Formen können bei verschiedenerlei Schaufelarten angewendet werden, also sowohl für rückwärts gekrümmte, radial liegende, als auch vorwärts gekrümmte Schaufeln. Entsprechende Schnitte sind schematisch in den Fig.3, 4 und 5 dargestellt, wobei das Profil an der deckscheibenseitigen Strömungslinie schraffiert dargestellt, mit der ausgezogenen Linie aber die Form an der radscheibenseitigen Strömungslinie angedeutet ist.The new shapes can be applied to various types of blades , so both for backward curved, radially lying, as well as forward curved blades. Corresponding sections are shown schematically in FIGS. 3, 4 and 5, the profile hatched on the flow line on the cover disk side shown, but with the solid line the shape on the wheel disc side Flow line is indicated.

Unter Umständen kann noch eine zusätzliche Verbesserung dadurch erreicht werden, daß die Schaufeln nicht parallelwandig, sondern mit einem stromlinienförmigen Profil ausgeführt werden, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.Under certain circumstances an additional improvement can be achieved as a result that the blades are not parallel-walled, but with a streamlined one Profile as shown in FIG.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaufelrad für gasförmige Medien mit axialer Einströmung und näherungsweise radialer Ausströmung, bei dem an der Anströmkante der gekrümmten Schaufeln die Strömung von der axialen Richtung wenigstens teilweise in die radiale Richtung abgelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß längs der annähernd senkrecht zur radialen Hauptströmungsrichtung gemessenen Schaufelbreite sowohl die Profilsehnen jeder Schaufel in einer Ebene liegen, als auch der größte Abstand der Profilmittellinie von der Profilsehne und damit die Profilwölbung sich ändert. PATENT CLAIMS: 1. Impeller for gaseous media with axial Inflow and approximately radial outflow, where at the leading edge of the curved blades at least partially control the flow from the axial direction is deflected in the radial direction, characterized in that along the approximately blade width measured perpendicular to the main radial flow direction and the Profile chords of each blade lie in one plane, as well as the greatest distance of the Profile center line of the profile chord and thus the profile curvature changes. 2. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln in bekannter Weise als Tragflügelprofile ausgeführt sind. 2. Bucket wheel according to claim 1, characterized in that the buckets are in a known Way are designed as airfoil profiles. 3. Schaufelrad nach Anspruch 1 oder 2 für rückwärts gekrümmte Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilwölbung von der Radscheibenseite zur Deckscheibenseite hin zunimmt. 3. paddle wheel according to claim 1 or 2 for backward curved blades, characterized in that the profile curvature increases from the wheel disk side to the cover disk side. 4. Schaufelrad nach Anspruch 1 oder 2 für vorwärts gekrümmte Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilwölbung von der Radscheibenseite zur Deckscheibenseite hin abnimmt. 4. Paddle wheel after Claim 1 or 2 for forward curved blades, characterized in that the curvature of the profile decreases from the wheel disc side to the cover disc side. 5. Schaufelrad nach Anspruch 4 für Schaufeln mit im Verhältnis zur Breite kurzer Ausdehnung in Strömungsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Abströmwinkel sich von der Radscheibenseite aus nach der Deckscheibenseite hin verringert. 5. Impeller according to Claim 4 for blades with a short extension in relation to the width in the direction of flow, characterized in that the outflow angle differs from the Wheel disc side reduced from towards the cover disc side. 6. Schaufelrad nach Anspruch 1 für Schaufeln mit langer Ausdehnung in Strömungsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Abströmwinkel über die Schaufelbreite konstant ist, wobei die Stelle größter Wölbungshöhe wandert. 6. Paddle wheel after Claim 1 for blades with a long extension in the direction of flow, characterized in that that the outflow angle is constant over the blade width, the point being the largest Bulge height migrates. 7. Schaufelrad nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Profils an der Radscheibenseite größer als an der Deckscheibenseite ist. In Betracht gezogene Druckschriften: B. Eck, »Ventilatoren«, Springer-Verlag, 1952, S. 91 ff.7. paddle wheel according to claim 2 or one of the following, characterized characterized in that the thickness of the profile on the wheel disc side is greater than on the cover disk side. Considered publications: B. Eck, »Ventilatoren«, Springer-Verlag, 1952, p. 91 ff.