DE1428273B2 - Flügelrad fur einen gerauscharmen Axial ventilator - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Flügelrad für einen ge- mengengewinn im Bereich höherer Drücke sind die räuscharmen Axialventilator, bei dem das das Flügel- Flügel vorteilhafterweise so aufgebaut, daß die Länge rad umschließende Gehäuse an der Anströmseite zur der Flügelsehnen von der Flügelwurzel bis zur Flü-Führung der Strömung einen zylindrischen Wulst auf- gelspitze zunimmt oder zumindest gleichbleibt. Zur weist und hinter dem Einlauf in seinem Durchmesser 5 Erhöhung der radialen Strömungskomponente und erweitert ist. damit zur Vergrößerung des erzielbaren statischen

In vielen Fällen entstehen beim Betrieb von Axial- Druckes ist mit Vorteil die Nabe des Flügelrades Ventilatoren hohe Verluste und zusätzliche Ge- halbkugelförmig gewölbt. Dabei sind die Flügel zur rausche, weil das Anbringen einer Einlaufdüse vor Erhöhung der Fördermenge vorteilhafterweise bis in dem eigentlichen zylindrischen Ventilatorgehäuse aus io die Nähe des Nabenmittelpunktes herangeführt.
Platzgründen nicht möglich ist. Es ist bereits der Ver- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

such unternommen worden, die Anströmverhältnisse Zeichnung dargestellt, sie werden an Hand dieser dadurch zu, verbessern,, daß das Gehäuse auf der Zeichnung im folgenden näher beschrieben.
Anströmseite mit einem zylinderförmigen Wulst mit Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine der

kleinerer lichter 'Weite'als der übrige Gehäuseteil 15 bisher bekannten Lösungen der Anordnung eines versehen wird und das Flügelrad, von der Anström- Axialflügelrades in einem Gehäuse mit zylinderförseite aus gesehen, hinter diesem Wulst angebracht migem Wulst;

wird. Durch Ablöseerscheinungen entstehen aber Fig. 2a und 2b zeigen die Anordnung eines

auch hier zusätzliche Geräusche. Axialflügelrades in einem Gehäuse gemäß der Er-

Weiterhin ist bereits ein geräuscharmer Ventilator 20 findung;

bekannt (vgl. z. B. USA.-Patentschrift 2 325 222), bei F i g. 3 zeigt die Ansicht des Axialflügelrades nach

dem das das Flügelrad umschließende Gehäuse in F i g. 2 a ohne Gehäuse;

der Breite des Flügelrades als zylindrischer Wulst F i g. 4 zeigt einen Schnitt des Axialflügelrades

ausgebildet und hinter dem Einlauf in seinem Durch- nach F i g. 3 längs der Schnittebene IV-IV;
messer erweitert ist. Diese Konstruktion ist jedoch 25 Fig. 5a, 5b und 5c zeigen Profilschnitte eines hinsichtlich des möglichen Druckgewinnes noch nicht Flügels in Höhe der Flügelspitze, der Flügelmitte optimal. und der Flügelwurzel;

Weiterhin ist bereits ein geräuscharmer Ventilator F i g. 6 zeigt die Ansicht des Axialflügelrades nach

mit mehrflügeligem Laufrad bekannt, bei dem die Fig. 2b ohne Gehäuse;

Schaufelkanten stark abgerundet sind. Die im wesent- 30 Fig. 7 zeigt einen Schnitt des Axialflügelrades liehen axial aus diesem Rad austretende Luft wird nach F i g. 6 längs der Schnittebene VII-VII.
gegen' eine Gehäusewähd "geleitet, durch die sie in Fig. 1 zeigt die bisher bekannteEinbäuweise eines

radialer Richtung·abgelenkt^wird. An das Gehäuse Axialflügelrades 1 in ein Gehäuse2 mit einem zyeines solchen Ventilators ist noch ein Spiralgehäuse linderförmigen Wulst 3 an der Anströmseite. Durch angeschlossen, so daß die unter einem Winkel schief- 35 den relativ großen Spalt 4 und die übergangslose Ergestellten Austrittskanten des Schaufelrades die In- Weiterung des Gehäuses entstehen an den Flügelnenkante der Gehäusezunge schiefwinkelig über- spitzen starke Wirbelbildungen, die den Wirkungsschneiden, damit erfolgt das Umlenken des Abfluß- grad des Axialflügelrades 1 herabsetzen und eine zustromes des Laufrades in die mehr tangentiale Rieh- sätzliche Geräuschquelle darstellen. Der Verlauf der tung in der Spirale nur allmählich. (Vgl. deutsche 40 Strömungslinien ist durch die Pfeile S schematisch Patentschrift 634449.) ,>.·... .·.-. angedeutet. Die Strahlkontraktion an der Anström-

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht seite des Ventilators ist groß, weil wegen des Fehlens darin, das Flügelrad eines geräuscharmen Axial- einer geeigneten Einlaufdüse die Strömungsführung ventilators der eingangs genannten Art so auszubil- ungünstig ist. Damit kommt es im Axialflügelrad 1 zu den, daß sich trotz gedrungener Bauweise eine erheb- 45 Ablösungserscheinungen, die ■ eine weitere störende liehe Drucksteigerung erzielen läßt. Geräuschquelle darstellen und außerdem den Wir-

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch kungsgrad noch verschlechtern.

gelöst, daß die Flügel des Flügelrades auf der An- In den F i g. 2 a und 2 b wird dargestellt, wie durch

strömseite Ausnehmungen aufweisenj.in die der,, den neuartigen: Einbau des Axialflügelrades 5 in das Wulst hineinragt. Hierdurch läßt sich trotz gedrun- 50 Gehäuse 6 eine flache Gehäusebauweise erreicht wergener Bauweise das Flügelrad in seinem Durchmes- den kann, wobei trotz fehlender Einlaufdüse die Wirser hinter dem Wulst erheblich erweitern, so daß sich kung einer solchen erzielt wird. Die Flügel 7 sind auf der Druck gegenüber den bekannten Konstruktionen der Anströmseite B an der Flügelspitze mit Ausnehnoch erheblich steigern.läßt.. Außerdem wird durch mungen 8 versehen, in die. der zylinderförmige diese Konstruktion aücn eine bessere Spaltdichtung'55 Wulst 9 des Gehäuses 6 hineinragt. Durch dieses Herzwischen Laufrad und Gehäuse erzielt, so daß der einziehen des Flügelrades 5 in den zylinderförmigen vorstehend erwähnte Druckgewinn auch" dann erhal- Wulst 9 an der Anströmscite B des Gehäuses 6 könten bleibt, wenn z. B. dem Axialventilator Drossel- nen nicht nur der Spalt und damit auch die Spaltstellen nachgeschaltet sind. Verluste klein gehalten werden, sondern es wird ins-

Im Hinblick auf eine einfache Fertigung des Flü- 60 besondere auch, eine flache .Gehäusebauweise ergelrades sind die Flügel vorteilhafterweise derart am reicht. Ferner ist mit dieser Maßnahme eine gute Nabenumfang anzuordnen, daß sie sich, in axialer Rieh- axiale Führung der Strömung gegeben, mit der Folge, tung gesehen, über die gesamte Flügellänge nicht daß die Strahlkontraktion gering ist und somit Abüberschneiden. Um eine hohe Förderleistung bei lösungserscheinungen der Strömung am Flügelrad 5 gutem Wirkungsgrad zu erzielen, sind günstigenveise 65 kaum auftreten. Damit ist aber eine für die Geräuschdie Flügel kreisbogenförmig profiliert, mit veränder- belästigung wesentliche, zusätzliche Geräuschquelle licher Wölbung von der Flügehvurzel bis zur Flügel- ausgeschaltet. Durch die Gehäusevergrößerung im spitze. Für einen weiteren Druck- und Förder- anschließenden Flügelbereich wird die rein axiale

Führung der Strömung aufgehoben, und es wird somit ermöglicht, daß das angesaugte Medium mit einer radialen Komponente abströmen kann, was eine Druckerhöhung infolge der Fliehkraftwirkung ergibt. Diese Druckerhöhung durch die Fliehkraftwirkung kann durch die Verwendung eines Flügelrades 5 mit einer halbkugelförmig gewölbten Nabe 10, wie in Fig. 2 b dargestellt ist, noch erhöht werden. Der Verlauf der Strömungslinien ist in schematischer Darstellung mit den Pfeilen S dargestellt.

In den F i g. 3 und 4 ist ein Axialflügelrad 5 dargestellt, wie es mit Vorteil gemäß F i g. 2 a in ein Gehäuse 6 eingebaut wird. Das Flügelrad 5 wird durch einen zeichnerisch nicht dargestellten Elektromotor in Richtung des Pfeiles A in Umdrehung gesetzt. Über den Umfang der Nabe 11 sind die Flügel 7 so angebracht, daß in Höhe der Flügelwurzeln 12 jeweils ein Abstand 13 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flügeln 7 verbleibt. Dieser Abstand 13 sollte mit Rücksicht auf eine wirtschaftliche Fertigungsweise eine Größe von einigen Millimetern nicht unterschreiten. Das Nabenverhältnis d/D beträgt etwa 0,6. Für die Erzeugung hoher Drücke in Verbindung mit einem geräuscharmen Lauf hat sich ein Bereich des Nabenverhältnisses 0,55 5g dlD ^ 0,65 als besonders vorteilhaft erwiesen. Die obere Grenze ist durch das Ansteigen der Spaltverluste gegeben, die untere Grenze durch die Höhe des erforderlichen statischen Druckes bei einer bestimmten Fördermenge. Der erforderliche statische Druck muß nämlich in einem Bereich der p-v-Kennlinie erreicht werden, der noch nicht im Abreißgebiet liegt, weil ansonsten starke Ablösungserscheinungen hohe Geräusche und einen schlechten Wirkungsgrad des Flügelrades bedingen.

In den Fig. 5a, 5b und 5c sind mit 14, 15 und 16 die Flügelprofile in den Schnittebenen an der Flügelspitze 17, der Flügelmitte 18 und der Flügelwurzel 12 bezeichnet.

Die Flügel 7 sind kreisbogenförmig profiliert (Radien Ra, Rb, Rc) mit veränderlichen Wölbungen (falla, fdllb, feile) von der Flügelwurzel 12 zur Flügelspitze 17. Die Verwendung derartig profilierter Flügel 7 bringt den Vorteil einer größeren Förderleistung und eines günstigeren Wirkungsgrades im Vergleich mit ungewölbten Flügelprofilen. Außerdem sind die Flügel 7 derart ausgebildet, daß die Länge der Flügelsehnen {la, Ib, Ic) von der Flügelwurzel 12 bis zur Flügelspitze 17 zunimmt oder zumindest nicht abnimmt. Ein solchermaßen an der Flügelspitze 17 verbreiterter Flügel 7 weist gegenüber einem Flügel 7 mit gegen die Flügelspitze 17 hin abnehmender Flügelsehne den Vorteil auf, daß er im Bereich höherer Drücke einen zusätzlichen Druck- und Fördermengengewinn bringt. Das Flügelrad 5 (Fig. 3, 4, 6, 7) mit einem Nabenverhältnis 0,55 ^ d/D 5S 0,65 und mit zur Flügelspitze 17 hin vergrößerter Flügelsehne wird man immer dann mit Vorteil verwenden, wenn eine hohe statische Druckerzeugung gefordert ist. Falls nicht die Höhe der Druckerzeugung entscheidend ist, sondern allein der geräuscharme Lauf, so kann das Flügelrad 5 auch ohne die Konstruktionsmerkmale eines großen Nabenverhältnisses und der Flügelverbreiterung zur Flügelspitze hin aufgebaut sein. In diesem Fall kann das Nabenverhältnis d/D etwa nur 0,4 sein.

In den Fig. 6 und 7 ist ein Axialfiügelrad 5 mit halbkugelförmig gewölbter Nabe 10 dargestellt. Die Flügel 7 sind bis in die Nähe des Nabenmittelpunktes 19 herangeführt. Dadurch wird die Flügelfläche und somit auch die Förderleistung gegenüber dem Flügelrad nach Fig. 3 und 4 noch vergrößert. Außerdem wird durch die halbkugelförmig gewölbte Nabe 10 die radiale Druckkomponente an der Abströmseite des Flügelrades 5 noch erhöht, so daß der erzielbare statische Druck noch höher als beim früher beschriebenen Flügelrad liegt. Das bedeutet aber, daß dieses Flügelrad bei gleicher Leistungsabgabe mit einer kleineren Umfangsgeschwindigkeit und somit noch geräuschärmer als das Vergleichsrad der F i g. 3 und 4 laufen kann. Ansonsten ist das Flügelrad 5 der F i g. 6 und 7 mit den gleichen Merkmalen versehen, wie das bereits weiter oben beschriebene, insbesondere sind die Merkmale hinsichtlich des Nabenverhältnisses, der Flügelverbreiterung zur Flügelspitze hin und der Flügelausnehmungen an der Flügelspitze unverändert.

Es hat sich als günstig herausgestellt, die Ausnehmungen 8 an der Flügelspitze 17 bei beiden dargestellten Flügelrädern 5 so auszuführen, daß die Länge Z der Ausnehmung 8 etwa der halben Flügelbreite an der Flügelspitze 17 und die Tiefe t der Ausnehmung 8 etwa 5 % des Flügeldurchmessers D entspricht.

Für die Merkmale der Unteransprüche wird Patentschutz nur im Zusammenhang mit Anspruch 1 beansprucht. ^s

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Flügelrad für einen geräuscharmen Axial ventilator, bei dem das das Flügelrad umschließende Gehäuse an der Anströmseite zur Führung der Strömung einen zylindrischen Wulst aufweist und hinter dem Einlauf in seinem Durchmesser erweitert ist, dadurchgekennzeichnet, daß die Flügel (7) des Flügelrades auf der Anströmseite (Z?) Ausnehmungen aufweisen, in die der Wulst (9) hineinragt.

2. Flügelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (7) derart am Nabenumfang angeordnet sind, daß sie sich, in axialer Richtung gesehen, über die gesamte Flügellänge nicht überschneiden.

3. Flügel des Flügelrades nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (7) kreisbogenförmig profiliert sind mit veränderlicher Wölbung (///) von der Flügelwurzel (12) bis zur Flügelspitze (17).

4. Flügel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Flügelsehne von der Flügelwurzel (12) bis zur Flügelspitze (17) zunimmt oder zumindest gleichbleibt.

5. Flügelrad des Axialventilators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (10) halbkugelförmig gewölbt ist und die Flügel (7) bis in die Nähe des Nabenmittelpunktes (19) herangeführt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen