DE202004012015U1

DE202004012015U1 - Radialgebläserad

Info

Publication number: DE202004012015U1
Application number: DE202004012015U
Authority: DE
Original assignee: Ebm Papst Landshut GmbH
Current assignee: Ebm Papst Landshut GmbH
Priority date: 2004-07-31
Filing date: 2004-07-31
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2014-08-01
Also published as: EP2196679A3; EP1774180B1; US20100098544A1; ATE544953T1; EP2196679B1; WO2006013067A3; WO2006013067A2; US8109731B2; EP2196679A2; US20080292464A1; US7794206B2; EP1774180A2

Abstract

Radialgebläserad (1), insbesondere zum Einsatz in Gasgebläsen mit steiler Gebläse-Kennlinie, mit folgenden Merkmalen:
1.1 mit einer Vielzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Schaufeln (2),
1.2 die Schaufeln (2) verlaufen in radialer Richtung gesehen von einem inneren Einlassbereich (4) zu einem äußeren Austrittsbereich (6),
1.3 die Schaufeln (2) verlaufen axial, d. h. in Richtung einer Drehachse (14) gesehen zwischen einer Einlass-Seite (16) und einer axial gegenüberliegenden Nabenseite (18),
1.4 die Schaufeln (2) sind auf der Einlass-Seite (16) über ihre radiale Erstreckung hinweg bis zum Austrittsbereich (6) mit einer Deckscheibe (20) verbunden, die eine zentrische, in den Einlassbereich (4) mündende Einströmöffnung (22) aufweist,
1.5 die Schaufeln (2) sind auf der Nabenseite (18) nur mit ihren radialen inneren Endbereichen mit einer zentrischen Nabe (24) verbunden,
1.6 die Schaufeln (2) und die Deckscheibe (20) definieren einen äußeren Gebläserad-Durchmesser (D), der mindestens das Zehnfache einer im Austrittsbereich...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radialgebläserad, insbesondere zum Einsatz in Gasgebläsen mit steiler Gebläse-Kennlinie.
Die EP 0 410 271 B1 beschreibt ein Radialgebläse zum Fördern eines gasförmigen Mediums in einer Vorrichtung mit großem Strömungswiderstand, bei der es sich insbesondere um einen Brenner in einem Gas-Heizkessel handelt. Solche Brenner, insbesondere keramische Flächenbrenner, weisen einen verhältnismäßig hohen Strömungswiderstand auf, der in der Größenordnung von 200 Pascal und mehr liegt. Bei dem zu fördernden Medium kann es sich um Luft oder ein brennbares Gas-Luftgemisch handeln. Das Gebläse bzw. dessen Gebläserad muss deshalb für eine steile Druck-Volumenstromkennlinie ausgelegt sein. Dies bedeutet, dass Druckänderungen nur mit geringen Änderungen des Volumenstromes einhergehen sollen. Das bekannte Gebläse weist dazu ein Gebläserad auf, dessen Durchmesser mehr als das Zehnfache seiner Strömungsaustrittsbreite beträgt. Dabei handelt es sich um ein geschlossenes, beidseitig gedeckeltes Rad mit einem im Wesentlichen ebenen und eine zentrische Nabe aufweisenden Unterteil (erste Deckscheibe), einer Mehrzahl von rückwärts gekrümmten, jeweils die Form eines Kreisabschnittes aufweisenden Schaufeln und einem kreisförmigen, flach tellerförmigen Deckel (zweite Deckscheibe) mit einer zentralen, kreisförmigen Einlassöffnung.
Auch die Dokumente DE 41 41 359 A1 , CH 301 116 und DE 102 04 037 A1 beschreiben jeweils ähnliche, ebenfalls geschlossene Gebläseräder, wobei gemäß den beiden ersten Dokumenten verkürzte Zwischenschaufeln vorgesehen sind.
Solche geschlossenen, beidseitig gedeckelten Radialgebläseräder sind relativ schwierig und aufwändig in der Herstellung.
Durch die WO 02/45862 A2 ist ein weiteres Radialgebläse bekannt, welches aber ein Gebläserad mit im Vergleich zum Durchmesser derart großer axialer Länge und Strömungsaustrittsbreite aufweist, dass dieses Gebläse nicht oder weniger gut für die bevorzugte Anwendung als Gasbrenner-Gebläse geeignet ist. Dieses bekannte Gebläserad weist durchweg gleich lange Schaufeln auf und ist auf der Nabenseite axial offen ausgebildet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Radialgebläserad zu schaffen, welches bei besonderer Eignung für ein Gas-Brennergebläse mit steiler Kennlinie auf einfache und wirtschaftliche Weise herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 erreicht. Bevorzugte Ausgestaltungsmerkmale sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Durch die Auslegung des Durchmessers als mindestens das Zehnfache der Strömungsaustrittsbreite der Schaufeln wird die angestrebte steile Kennlinie erreicht. Erfindungsgemäß weisen dabei aber die Schaufeln auf ihrer von der Deckscheibe wegweisenden Seite freie Seitenkanten auf, die in einer gedachten, ebenen oder beliebig gewölbten Fläche liegen. Durch diese erfindungsgemäß auf dieser Seite offene Ausbildung des Gebläserades kann dieses sehr schnell und wirtschaftlich als einstöckiges Formteil im Spritzverfahren aus Kunststoff hergestellt werden, indem ein relativ einfaches Spritzwerkzeug ohne oder mit nur wenigen Schiebern verwendet werden kann, weil durch den Aufbau des Rades Hinterschneidungen in Entformrichtung vermieden werden können, so dass eine einfache axiale Entformung des Formteils möglich ist.
Das erfindungsgemäße Radialgebläserad ist zum Einsatz in einem Gebläsegehäuse vorgesehen, welches eine an die freien Schaufel-Seitenkanten bzw. an die von diesen definierte, gedachte Flächenform derart angepasste Wandung aufweist, dass zwischen dieser Wandung und den Gebläserad-Schaufeln nur ein schmaler axialer Spalt gebildet ist.
Die erfindungsgemäß jeweils zwischen zwei Schaufeln vorgesehenen, verkürzten Zwischenschaufeln haben den Vorteil, dass einerseits insgesamt eine relativ große Anzahl von Schaufeln bzw. Zwischenschaufeln vorgesehen sein kann, was bezüglich der Strömungsführung in den zwischen den Schaufeln gebildeten Strömungskanälen hinsichtlich Luftführung, Strömungsablösungen und Wirbelbildung vorteilhaft ist. Andererseits wird aber das Problem vermieden, dass bei einer entsprechend großen Anzahl von langen, bis zum Einlassbereich durchgehenden Schaufeln der Ansaug- bzw. Einströmbereich teilweise versperrt wäre, was sich negativ auf das Fördervolumen auswirken würde. Erfindungsgemäß wird demgegenüber im Bereich der kürzeren Zwischenschaufeln der radial innere Einströmbereich offengehalten.
Zusammenfassend führt die erfindungsgemäße Merkmalskombination zu folgenden wesentlichen Vorteilen des Radialgebläserades:

– insbesondere im Zusammenwirken mit einem geeignet angepassten Gebläsegehäuse geeignet für die Erzeugung eines hohen Druckes sowie zur Erzeugung einer steilen Kennlinie, bei der eine Änderung des Gegendruckes in der Anlage keine bzw. nur eine geringfügige Änderung des Volumenstromes bewirkt
– kurze axiale Baulänge
– einteilige Fertigung im Kunststoff-Spritzverfahren mit einfacher Entformbarkeit und in einem einfachen und wirtschaftlichen Formwerkzeug
– dadurch preisgünstig herstellbar.

An Hand von bevorzugten, in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung genauer erläutert werden. Dabei zeigen:
1 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radialgebläserades auf die Seite der Deckscheibe,
2 eine Perspektivansicht des Gebläserades gemäß 1 auf die andere, offene Seite der Schaufeln,
3 eine Draufsicht auf die Seite der Deckscheibe,
4 einen Querschnitt in der Ebene A-A gemäß 3,
5 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radialgebläserades im Axialschnitt ähnlich 4 und
6 eine Darstellung analog zu 5 in einer vorteilhaften Weiterbildung.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein erfindungsgemäßes Radialgebläserad 1 besteht aus einer Vielzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Radial-Schaufeln 2, die in radialer Richtung gesehen von einem inneren Einlassbereich 4 zu einem äußeren Austrittsbereich 6 verlaufen. Gemäß 1 und 3 weisen die Schaufeln 2 radial innere Endkanten 8 auf, die auf einer gedachten, den Einlassbereich 4 umschließenden, etwa zylindrischen, insbesondere aber konischen und sich in der axialen Einströmrichtung (vgl. den Pfeil E in 1 und 4 bis 6) gesehen in den Einlassbereich 4 hinein verjüngenden Fläche liegen. Die Schaufeln 2 weisen ferner äußere Endkanten 10 auf. Jeweils zwischen den Schaufeln 2 sind radiale Strömungskanäle 12 mit im Wesentlichen radialer Ausströmrichtung A gebildet.
Weiterhin verlaufen die Schaufeln 2 axial, d. h. in Richtung einer Drehachse 14 gesehen, zwischen einer Einlass-Seite 16 und einer axial gegenüberliegenden Nabenseite 18 (siehe hierzu die Schnittansichten in 4 bis 6).
Die Schaufeln 2 sind weiterhin erfindungsgemäß nur auf der Einlass-Seite 16 über ihre radiale Erstreckung hinweg bis zum Austrittsbereich 6 mit einer Deckscheibe 20 verbunden, die eine zentrische, in den Einlassbereich 4 mündende Einströmöffnung 22 aufweist. Auf der gegenüberliegenden Nabenseite 18 sind die Schaufeln jedoch nur mit ihren radial inneren Endbereichen mit einer zentrischen Nabe 24 verbunden, so dass die Strömungskanäle 12 auf dieser Seite in axialer Richtung offen ausgebildet sind. Die Schaufeln 2 weisen somit auf dieser Seite freie Seitenkanten 26 auf.
Wie sich weiterhin aus 4 bis 6 ergibt, definieren die Schaufeln 2 und die Deckscheibe 20 einen äußeren Gebläserad-Durchmesser D, der mindestens das Zehnfache einer im Austrittsbereich 6 vorhandenen, axial gemessenen Strömungsaustrittsbreite B der Schaufeln 2 beträgt. Dabei ist vorzugsweise die axial gemessene innere Strömungseintrittsbreite C der Schaufeln 2 im Einlassbereich 4 größer als die äußere Strömungsaustrittsbreite B im Austrittsbereich 6 (vgl. z. B. 4).
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung sind mit der Deckscheibe 20 in jeweils zwischen benachbarten Schaufeln 2 angeordneten Bereichen radial kürzere Zwischenschaufeln 28 verbunden (siehe insbesondere 1 und 2). Diese Zwischenschaufeln 28 verlaufen vom äußeren Umfang der Deckscheibe 20 aus nur über einen Teil der radialen Erstreckung der Deckscheibe 20 und enden in einem radialen Abstand von der Nabe 24. Dies lässt sich am Besten in 2 erkennen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen je zwei benachbarten Schaufeln 2 nur eine Zwischenschaufel 28 vorgesehen, es können aber auch je zwei oder mehr Zwischenschaufeln 28 vorgesehen sein, die dann mit gleicher oder unterschiedlicher radialer Länge ausgeführt sein können.
Durch die beschriebene erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Radialgebläserad 1 vorteilhafterweise als einstückiges Formteil aus Kunststoff hergestellt werden, und zwar vorzugsweise aus einem Kunststoff mit derart antistatischen Eigenschaften, dass im Betrieb statische Aufladungen vermieden bzw. über ein nicht dargestelltes Gehäuse abgeleitet werden. Dies trägt zu einer hohen Anwendungssicherheit speziell im Hinblick auf die bevorzugte Anwendung zum Fördern von brennbaren Gas-Luftgemischen bei, indem Entzündungen durch Funkenbildung vermieden werden.
Wie sich aus 2 ergibt, ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Schaufeln 2 und die Zwischenschaufeln 28 in radialer Richtung bezogen auf die Drehrichtung 30 rückwärts gekrümmt ausgebildet sind. Hierbei sind die Schaufeln derart angeordnet, dass ihr Eintrittswinkel etwa zwischen 30 ° und 45 ° und ihr Austrittswinkel etwa zwischen 45 ° und 90 ° liegt. Zur Erläuterung dieser Winkel wird auf die EP 0 410 271 B1 Bezug genommen. Alternativ ist aber auch eine Ausführung mit vorwärts gekrümmten oder am Austrittsbereich 6 radial endenden Schaufeln 2 und Zwischenschaufeln 28 möglich.
Die Nabe 24 besteht aus einem äußeren Scheibenabschnitt 32 und einem zentrischen, mit einer nicht dargestellten Welle zu verbindenden Lagerabschnitt 34 insbesondere in Form eines kurzen Rohransatzes. Dabei ist der Scheibenabschnitt 32 an seinem radial äußeren Umfang mit den inneren, dem Einlassbereich 4 zugekehrten Endbereichen der Schaufeln 2 verbunden. Bei der ersten Ausführungsform gemäß 1 bis 4 ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Scheibenabschnitt 32 der Nabe 24 ausgehend von seinem äußeren, mit den Schaufeln 2 verbundenen Umfangsbereich derart in den Einlassbereich 4 und in Richtung der Einströmöffnung 22 der Deckscheibe 20 vorspringend, zum Beispiel konvex oder schalenartig geformt ist, dass die Nabe 24 – siehe hierzu insbesondere 4 – auf ihrer von der Einströmöffnung 22 wegweisenden Seite einen Aufnahmeraum 36 für bestimmte (nicht dargestellte) Gebläse-Funktionselemente, wie Lagerelemente, Motor- bzw. Rotorteile und/oder dergleichen bildet. Diese vorteilhafte Ausgestaltung führt zu einer kurzen axialen Baulänge des gesamten Gebläses.
Wie sich noch aus 2 ergibt, sind (zumindest) die Zwischenschaufeln 28 mit der Deckscheibe 20 über jeweils eine im Schaufel-Fußbereich gebildete Übergangsverstärkung 38 verbunden. Dies gewährleistet trotz der verbindungsfreien, von der Nabe 24 beabstandeten Ausgestaltung eine hinreichende Stabilität der Zwischenschaufeln 28.
In einer weiteren, in 6 veranschaulichten Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaufeln 2 und die Zwischenschaufeln 28 in ihrem radial äußeren und der Deckscheibe 20 axial gegenüberliegenden Bereich zur mechanischen Verstärkung über ein umlaufendes, einstückig angeformtes Ringelement 40 verbunden.
Schließlich sei noch erwähnt, dass die Deckscheibe 20 im Bereich der Einströmöffnung 22 einen in Strömungsrichtung düsenartig geformten Rand 42 aufweist.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Claims

Radialgebläserad (1), insbesondere zum Einsatz in Gasgebläsen mit steiler Gebläse-Kennlinie, mit folgenden Merkmalen: 1.1 mit einer Vielzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Schaufeln (2), 1.2 die Schaufeln (2) verlaufen in radialer Richtung gesehen von einem inneren Einlassbereich (4) zu einem äußeren Austrittsbereich (6), 1.3 die Schaufeln (2) verlaufen axial, d. h. in Richtung einer Drehachse (14) gesehen zwischen einer Einlass-Seite (16) und einer axial gegenüberliegenden Nabenseite (18), 1.4 die Schaufeln (2) sind auf der Einlass-Seite (16) über ihre radiale Erstreckung hinweg bis zum Austrittsbereich (6) mit einer Deckscheibe (20) verbunden, die eine zentrische, in den Einlassbereich (4) mündende Einströmöffnung (22) aufweist, 1.5 die Schaufeln (2) sind auf der Nabenseite (18) nur mit ihren radialen inneren Endbereichen mit einer zentrischen Nabe (24) verbunden, 1.6 die Schaufeln (2) und die Deckscheibe (20) definieren einen äußeren Gebläserad-Durchmesser (D), der mindestens das Zehnfache einer im Austrittsbereich (6) vorhandenen, axial gemessenen Strömungsaustrittsbreite (B) der Schaufeln (2) beträgt, 1.7 mit der Deckscheibe (20) sind in jeweils zwischen benachbarten Schaufeln (2) angeordneten Bereichen radial kürzere Zwischenschaufeln (28) verbunden, die vom äußeren Umfang der Deckscheibe (20) aus nur über einen Teil der radialen Erstreckung der Deckscheibe (20) verlaufen und in einem radialen Abstand von der Nabe (24) enden.
Radialgebläserad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als einstückiges Formteil aus Kunststoff.
Radialgebläserad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil aus einem Kunststoff mit derart antistatischen Eigenschaften besteht, dass im Betrieb statische Aufladungen vermieden bzw. abgeleitet werden.
Radialgebläserad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (2) und/oder die Zwischenschaufeln (28) in radialer Richtung bezogen auf die Drehrichtung (30) rückwärts gekrümmt oder vorwärts gekrümmt verlaufen.
Radialgebläserad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (2) und/oder die Zwischenschaufeln (28) am Austrittsbereich (6) radial endend verlaufen.
Radialgebläserad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (24) aus einem an seinem radial äußeren Umfang mit den inneren, dem Einlassbereich (4) zugekehrten Endbereichen der Schaufeln (2) verbundenen Scheibenabschnitt (32) und einem zentrischen, mit einer Welle zu verbindenden Lagerabschnitt (34) besteht.
Radialgebläserad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenabschnitt (32) der Nabe (24) ausgehend von seinem äußeren, mit den Schaufeln (2) verbundenen Umfangsbereich derart in den Einlassbereich (4) und in Richtung der Einströmöffnung (22) der Deckscheibe (20) geformt ist, dass die Nabe (24) auf ihrer von der Einströmöffnung (22) wegweisenden Seite einen Aufnahmeraum (36) für bestimmte Gebläse-Funktionselemente, wie Lagerelemente, Motor- bzw. Rotorteile und/oder dergleichen, bildet.
Radialgebläserad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Zwischenschaufeln (28) mit der Deckscheibe (20) über jeweils eine Übergangsverstärkung (38) verbunden sind.
Radialgebläserad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (2) und die Zwischenschaufeln (28) in ihrem radial äußeren und der Deckscheibe (20) axial gegenüberliegenden Bereich zur Verstärkung über ein umlaufendes Ringelement (40) verbunden sind.
Radialgebläserad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheibe (20) im Bereich der Einströmöffnung (22) einen in Strömungsrichtung düsenartig geformten Rand (42) aufweist.
Radialgebläserad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Strömungseintrittsbreite (C) der Schaufeln (2) größer als die äußere Strömungsaustrittsbreite (B) ist.