DE1123077B - Radial fan - Google Patents

Description

Radialgebläse Die Erfindung bezieht sich auf ein Radialgebläse. Ein solches Gebläse hat bei geringer Druckziffer und großer Schluckfähigkeit kleine Abmessungen. Die Herstellungskosten sind deshalb besonders niedrig. Jedoch besteht der Nachteil, daß ein solches Gebläse einen sehr geringen Wirkungsgrad hat. Es konnte deshalb nur für kleine Leistungen zur Anwendung kommen.Radial fan The invention relates to a radial fan. A Such a fan has small at a low pressure coefficient and a large swallowing capacity Dimensions. The manufacturing costs are therefore particularly low. However, there is the disadvantage that such a fan has a very low efficiency. It could therefore only be used for small services.

Aufgabe der Erfindung war es, ein Radialgebläse mit kleinen Abmessungen, das also den Vorteil niedriger Herstellungskosten hat, auf einen hohen Wirkungsgrad zu bringen. Die günstigsten und billigsten Radialgebläse sind solche mit einfacher Blechkonstruktion. Es wurde deshalb von einem derartigen Gebläse ausgegangen, um den Vorteil der billigen Herstellungskosten im optimalen Grade zu erreichen.The object of the invention was to provide a radial fan with small dimensions, which therefore has the advantage of low manufacturing costs, to a high degree of efficiency bring to. The cheapest and cheapest radial fans are those with simple ones Sheet metal construction. It was therefore assumed that such a fan is to achieve the advantage of cheap manufacturing costs to the optimum extent.

Der Erfinder ging von der Überlegung aus, daß in erster Linie die Eintrittsbreite, der Eintrittsschaufelwinkel und die Eintrittskrümmungen den Wirkungsgrad eines Gebläses bestimmen. Bei den bekannten Gebläsen und Ventilatoren wird die Innenbreite meist so festgelegt, daß keine Verzögerung der Meridiangeschwindigkeit auftritt. Dieses ist dann der Fall, wenn der vorausgehende, kreisförmige Ansaugquerschnitt gleich der Zylinderfläche am Schaufelanfang ist.The inventor started from the idea that primarily the The inlet width, the inlet blade angle and the inlet curvatures determine the efficiency of a blower. In the known blowers and fans, the inside width usually set in such a way that there is no delay in the meridian velocity. This is the case if the preceding, circular intake cross-section is equal to the cylinder area at the beginning of the blade.

Wenn b1 die §chaufeleintrittsbreite und dl der Schaufeleintrittsdurchmesser ist, so gilt folgende Beziehung: Diese Forderung ist also dann erfüllt, wenn die Eintrittsbreite b, gleich einem Viertel des Eintrittsdurchmessers ist. Deshalb wird bei den bekannten Gebläsen und Ventilatoren allgemein gewählt, um eine Verzögerung der Meridiangeschwindigkeit zu vermeiden.If b1 is the blade inlet width and dl is the blade inlet diameter, the following relationship applies: This requirement is met when the entrance width b is equal to a quarter of the entrance diameter. Therefore, the known blowers and ventilators are general chosen to avoid a delay in the meridian velocity.

Diese bisher in der Literatur allgemein gültige Regel geht von der Voraussetzung aus, daß bei einer Verzögerung der um 90° umgelenkten Strömung eine .Ablösung der Strömung an der inneren Krümmung nicht zu vermeiden ist. Von dieser Regel weicht man im Gebläsebau eigentlich nur bei Trommelläufern mit nach vorwärts gekrümmten Schaufeln ab. Dieser Sonderfall wurde meist als Beweis dafür angesehen. daß große Verzögerungen zu vermeiden sind, weil sich bei diesen Gebläsen außerordentlich schlechte Wirkungsgrade ergaben.This generally valid rule in the literature so far is based on the The prerequisite is that with a delay of the flow deflected by 90 ° a Separation of the flow at the inner curve cannot be avoided. Of this As a rule, in blower construction you only move forward with drum rotors curved blades. This special case was mostly seen as evidence of this. that long delays are to be avoided, because these fans are extraordinary showed poor efficiencies.

Eine starke Verzögerung der Meridiangeschwindigkeit, also beispielsweise im Verhältnis 1 : 2 - was bedeuten würde, daß die Eintrittsbreite b, gleich dec Hälfte des Eintrittsdurchmessers dl würde - mußte bereits beim schaufellosen Krümmer eine sehr starke Ablösung an der Innenkrümmung zur Folge haben. Es wurde also hingenommen, daß bei Gebläsen mit hohen Wirkungsgraden keine merkliche Verzögerung der meridianen Durchtrittsgeschwindigkeit vorhanden sein darf. Um dieses zu ändern, war das Problem zu lösen, wie man eine durch Verbreiterung der Schaufeleintrittsbreite stark verzögerte Strömung um 90° umlenken könnte, ohne daß Ablösungen entstehen.A strong delay in the meridian velocity, for example in a ratio of 1: 2 - which would mean that the entrance width b, equal to dec Half of the inlet diameter dl would - already had to be with the vane-less manifold result in a very strong detachment at the inner curve. So it was accepted that with fans with high degrees of efficiency there is no noticeable delay in the meridians Speed of passage may exist. To change that, the problem was to solve how one greatly delayed one by widening the blade inlet width Could deflect flow by 90 ° without detachment occurring.

Die Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad von Gebläsen mit kleinen Abmessungen, die den Vorteil geringer Herstellungskosten und geringen Platzbedarfs haben, zu verbessern, und zwar derart zu verbessern, daß diesen Gebläsen ein lohnendes Anwendungsgebiet erschlossen werden konnten, stellte den Erfinder vor die Lösung der Aufgabe, bei einer um 90° umgelenkten, durch Verbreiterung der Schaufeleintrittsbreite verzögerten Strömung Ablösungen zu vermeiden.The object of the invention, the efficiency of fans with small Dimensions that have the advantage of low manufacturing costs and space requirements have to improve, and to improve so that these fans a worthwhile Application area could be opened up, presented the inventor with the solution the task, in the case of a 90 ° deflected, by widening the blade inlet width delayed flow to avoid detachments.

Auf der Suche zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe stellte der Erfinder die Überlegung an, daß bei stark verzögerter Meridiangeschwindigkeit eine Art Grenzschichtabsaugung erzielt werden und daß hierzu die geeignete Beschaufelung und eine bestimmte Formgebung gefunden werden mußten. Die Feststellung, daß an der gefährdeten umströmten Kante ein starker Unterdruck herrscht, führt bei der Erarbeitung der Lösung zu der Folgerung, daß nur durch die Wahl sehr schwach belasteter Schaufeln trotz des Unterdrucks infolge Umlenkung eine Ablösung vermieden und eine Energieübertragung mit Absaugung erzielt werden könnte. Die Arbeit zur Lösung der gestellten Aufgabe führte dahin, daß trotz einer großen Verzögerung der Meridiangeschwindigkeit eine Ablösung vermieden werden kann, wenn ganz bestimmte Beschaufelungen gewählt werden. Dabei konnten nach den gefundenen Feststellungen Aussicht auf Erfolg nur Schaufeln mit sehr kleinen Schaufelwinkeln haben, wobei auch der Krümmungsradius einen gewissen Einfluß haben mußte.In search of solving the problem according to the invention, the Inventor suggests that if the meridian velocity is greatly decelerated, a Kind of boundary layer suction can be achieved and that for this purpose the appropriate blading and a certain shape had to be found. The finding that at the At the endangered edge flowed around a strong negative pressure, leads to the development the solution to the conclusion that only by the choice of very lightly loaded blades In spite of the negative pressure as a result of the deflection, a detachment is avoided and an energy transfer is avoided could be achieved with suction. The work to solve the task at hand led to the fact that, despite a great delay in the meridian velocity, a Detachment can be avoided, though very specific blading to get voted. According to the findings, there was a chance of success only have blades with very small blade angles, whereby also the radius of curvature had to have some influence.

Die Erfindung besteht nun darin, daß die Schaufeleintrittsbreiten die Hälfte bis ein Drittel des Laufradeintrittsdurchmessers und die Schaufeleintrittswinkel 10 bis 20° betragen. Es wurde festgestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verhältnis von Schaufeleintrittsbreite zum Laufraddurchmesser trotz der großen Verzögerung der Meridiangeschwindigkeit bei der Wahl der Beschaufelungen gemäß der Erfindung die Ablösungen der Strömung vermieden werden.The invention now consists in the fact that the blade inlet widths half to a third of the impeller inlet diameter and the blade inlet angle 10 to 20 °. It was found that with the ratio according to the invention from the blade inlet width to the impeller diameter despite the large delay the meridian velocity when choosing the blades according to the invention the separation of the flow can be avoided.

Durch die Vermeidung der Ablösung wird die Schluckfähigkeit des Gebläses erheblich vergrößert. Vor allen Dingen aber wird der Wirkungsgrad des Gebläses durch das erfindungsgemäße Verhältnis von bi : di und die erfindungsgemäßen Beschaufelungen wesentlich erhöht. Das trifft auch bei Verwendung verwundener Schaufeln zu. Durch die große Eintrittsbreite und die Vermeidung der Ablösung werden bei den Schaufelrädern die bisher unvermeidlichen Verluste an den Deckscheiben prozentual sehr klein. Auf Grund der Erfindung können auch Grubenventilatoren in radialer Bauart ausgeführt werden, die bisher wegen des erreichbaren besseren Wirkungsgrades meist als Axialgebläse ausgeführt wurden.By avoiding detachment, the ability of the blower to swallow is considerably increased. Above all, however, the efficiency of the fan is significantly increased by the ratio of bi: di according to the invention and the blading according to the invention. This also applies when using twisted blades. Due to the large inlet width and the avoidance of detachment, the previously unavoidable losses on the cover disks are very small in percentage terms. On the basis of the invention, mine fans can also be designed in a radial manner, which up to now have mostly been designed as axial fans because of the higher degree of efficiency that can be achieved.

Durch die Erfindung werden also dem Radialgebläse neue Gebiete erschlossen.The invention therefore opens up new areas for the radial fan.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis zwischen Eintrittsquerschnitt F1 und Austrittsquerschnitt F2 am günstigsten bei einem Wert von 0,8 bis 1,2. Außerdem ist für den Krümmungsradius an den Deckscheiben der günstigste Wert '/K bis '/s. According to a particular embodiment of the invention, the ratio between inlet cross-section F1 and outlet cross-section F2 is most favorable at a value of 0.8 to 1.2. In addition, the most favorable value for the radius of curvature on the cover disks is '/ K to' / s.

Messungen ergaben, daß nach Durchführung dieser weiteren Maßnahmen gemäß der Erfindung am Austritt des Laufrades gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilungen beobachtet wurden. Dadurch kam eine zusätzliche Erhöhung des Wirkungsgrades zustande.Measurements showed that after carrying out these further measures According to the invention, uniform speed distributions at the outlet of the impeller were observed. This resulted in an additional increase in efficiency.

Kleinere Verbesserungen des Wirkungsgrades konnten zusätzlich noch erreicht werden dadurch, daß eine bestimmte Anzahl der Schaufeln gewählt wurde. Am günstigsten war der Bereich von vier bis sieben Schaufeln.Smaller improvements in efficiency were also possible can be achieved by choosing a certain number of blades. The most favorable range was from four to seven blades.

Schließlich wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den Schaufelkrümmungsradius in einem Bereich von 0,8 bis 1,2 des Laufradeintrittsdurchmessers zu wählen.Finally, it is proposed according to the invention, the blade radius of curvature to be selected in a range from 0.8 to 1.2 of the impeller inlet diameter.

Als letzte Verbesserung wurde dann noch erfindungsgemäß gefunden, daß die Eintrittskrümmung durch eine nach innen liegende Überdeckung gebildet wird. Durch diese nach innen ausgebildete C,berdeckung wird erreicht, daß der mit der Obergeschwindigkeit bei der 90°-Umführung entstehende Unterdruck örtlich etwas zurückverlegt wird, so daß beim Schaufeleintritt kleinere Übergeschwindigkeiten auftreten und gleichzeitig die unvermeidliche Leckluftmenge zum Antreiben der Grenzschicht teilweise nutzbringend verwertet wird.The last improvement was then found according to the invention, that the inlet curvature is formed by an inwardly lying overlap. This inwardly formed C, coverage is achieved that the with the Upper speed resulting from the 90 ° bypass, relocated a little locally so that smaller overspeeds occur at the blade entry and at the same time the inevitable amount of leakage air to drive the boundary layer partially is utilized profitably.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, aus dem die einzelnen Werte, auf die sich die Ansprüche beziehen, zu entnehmen sind.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, from which the individual values to which the claims relate can be found.

Fig. 1 zeigt schematisch das Laufrad für ein Gebläse gemäß der Erfindung; Fig. 2 zeigt die Schaufelwinkel des Laufrades.Fig. 1 shows schematically the impeller for a fan according to the invention; Fig. 2 shows the blade angles of the impeller.

In Fig. 1 ist dl der Eintrittsdurchmesser und d2 der Austrittsdurchmesser des Laufrades. b, ist die Eintrittsbreite und b, die Austrittsbreite. Die Eintrittskrümmung mit der erfindungsgemäßen Überdeckung ist ebenfalls aus Fig. 1 zu entnehmen, wo mit r der Krümmungsradius an der Deckscheibe bezeichnet ist. Mit S ist die Überdeckung bezeichnet und mit b der zwischen den beiden sich überdeckenden Teilen befindliche Abstand.In Fig. 1, dl is the inlet diameter and d2 is the outlet diameter of the impeller. b, is the entrance width and b, the exit width. The entry curve with the cover according to the invention can also be seen from Fig. 1, where with r the radius of curvature on the cover disk is designated. With S is the overlap and with b the one located between the two overlapping parts Distance.

Aus Fig. 2 sind die Schaufelwinkel zu entnehmen. Zum einfacheren Verständnis sind in Fig. 1 die Punkte an der Laufradkrümmung mit A, B, C, D bezeichnet, die in Fig. 2 übernommen worden sind. Die Schaufelwinkel sind mit @3 A und i)' B bezeichnet.The blade angles can be seen from FIG. 2. For easier understanding, in FIG. 1 the points on the impeller curvature are designated with A, B, C, D, which have been adopted in FIG. 2. The blade angles are labeled @ 3 A and i) ' B.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Radialgebläse, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeleintrittsbreite die Hälfte bis ein Drittel des Laufradeintrittsdurchmessers und die Schaufeleintrittswinkel 10 bis 20° betragen. PATENT CLAIMS: 1. Radial fan, characterized in that the blade inlet width is half to a third of the impeller inlet diameter and the blade inlet angle is 10 to 20 °. 2. Radialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelkrümmungsradius 0,8 bis 1,2 des Laufradeintrittsdurchmessers beträgt. 2. Radial fan according to claim 1, characterized in that the blade radius of curvature is 0.8 to 1.2 of the impeller inlet diameter amounts to. 3. Radialgebläse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der meridianen Eintrittsquerschnitte zu den Austrittsquerschnitten in einem Bereich von 0,8 bis 1,2 liegt. 3. Radial fan according to claims 1 and 2, characterized in that the ratio of the meridian inlet cross-sections to the outlet cross-sections ranges from 0.8 to 1.2. 4. Radialgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelzahl zwischen vier und sieben liegt. 4. Radial fan according to claims 1 to 3, characterized in that the number of blades is between four and seven. 5. Radial-eblä se nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius an den Deckscheiben des Laufrades ein Achtel bis ein Neuntel des Laufradeintrittsdurchmessers beträgt. 5. Radial eblä se according to claims 1 and 4, characterized in that the radius of curvature on the cover disks of the impeller one eighth to one ninth of the impeller inlet diameter amounts to. 6. Radialgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskrümmung durch eine nach innen liegende Überdeckung gebildet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Kluge, »Kreiselgebläse und Kreiselverdichter radialer Bauart«, 1953, S. 56.6. Radial fan according to claims 1 to 5, characterized in that the inlet curve is formed by an inward overlap. Publications considered: Kluge, »Centrifugal fans and centrifugal compressors radial design «, 1953, p. 56.