DE202011003839U1 - Lüfterrad - Google Patents

Abstract

Lüfterrad (1) mit einer Bodenscheibe (2), einer Deckscheibe (3) mit Eintrittsöffnung (4) und mit einem dazwischen angeordneten Schaufelkranz mit in Laufrichtung rückwärts gekrümmt verlaufenden Leitschaufeln (5), wobei Bodenscheibe (2) und Deckscheibe (3) über den äußeren Rand des Schaufelkranzes hinausragen und einen Diffusor (6) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (5) des Schaufelkranzes im Querschnitt eine strömungsoptimierte Profilform (5.1) aufweisen und der über die Leitschaufelspitzen (5.2) ragende äußere Randbereich (2.1) der Bodenscheibe (2) mit dem Öffnungswinkel α, sowie der äußere Randbereich (3.1) der Deckscheibe (3) mit dem Öffnungswinkel β aufgeweitet, als optimierter rotierender Diffusor (6) ausgebildet sind.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Lüfterrad radialer Bauart mit rückwärts gekrümmten Leitschaufeln.
• Lüfterräder werden insbesondere in der Klimatechnik und Belüftungstechnik eingesetzt.
• Aus der JP 06299993 sind Lüfterräder im Bereich von 160 bis 400 mm mit vorwärts gekrümmten Leitschaufeln bekannt, diese Leitschaufeln sind in Laufrichtung von innen nach außen geneigt.
• Die US 1,447,915 zeigt einen Radialventilator mit konvergierendem Austrittsring bei der die zentrifugal beschleunigte Luft durch die radial nach außen konvergierende Austrittsdüse zusätzlich beschleunigt wird.
• Bei Radiallüftern mit rückwärts gekrümmten Leitschaufeln, die überwiegend für größere Volumenströme zum Einsatz kommen, sind die Leitschaufeln nach außen, gegen die Laufrichtung gekrümmt angeordnet.
• In der EP 1608875 B1 ist ein Radiallüfterrad dieser Art mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben.
• Bei den hierin dargestellten Lüfterrädern, bestehend aus einer Deckscheibe, einem Schaufelkranz mit Leitschaufeln und einer Bodenscheibe die miteinander verbunden sind, ragen Deckscheibe und Bodenscheibe über den Schaufelaustrittsdurchmesser hinaus, wodurch ein ringförmiger Diffusionsraum gebildet wird. Das Querschnittsprofil dieses Diffusionsraumes ist aus konstruktiven Gründen rechteckig ausgebildet.
• Die Leitschaufeln des Schaufelrades bestehen hier aus Blechen gleicher Materialstärke, so dass der Querschnitt dieser Leitschaufeln konstant und damit strömungsungünstig ist, was hierdurch zu Verwirbelungen, zu energetischen Verlusten und erhöhter Geräuschbildung führt.
• Lüfterräder dieser Bauart sind mehrteilig ausgelegt, was zwangsläufig zu höheren Fertigungs- und Montageaufwendungen und damit zu höheren Kosten führt
• Alle bekannten Lüfterräder weisen diese und andere Mängel auf und erfordern einen weiteren Entwicklungsbedarf bezüglich Geräuschminderung bis hin zu geräuschlos, Erhöhung des Wirkungsgrades, Verringerung der Herstellkosten und Erhöhung der Lebensdauer.
• Die vorliegende Erfindung soll hierzu einen wesentlichen Beitrag leisten.
• Aufgabe der Erfindung ist es ein Lüfterrad zu offenbaren, das mit einem höheren Wirkungsgrad sowie geringerer Geräuschbildung und reduzierten Herstellungskosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensdauer arbeitet.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorzugsweise Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen ausgeführt.
• Das Lüfterrad (1) fördert im Betrieb das im Innern befindliche Strömungsmedium über die Leitschaufeln (5) nach außen wo es am Schaufelradaußendurchmesser im wesentlichen radial austritt. Durch den hierdurch verursachten Unterdruck im Laufradinnern wird das Fluid von außen durch die Eintrittsöffnung (4) angesaugt. Die Strömungsrichtung verläuft koaxial durch die Eintrittsöffnung (4) in das Innere des Laufrades und wird dabei radial nach außen geführt. Die Strömung gelangt so in den ringförmigen rotierenden Diffusor (6).
• Der Diffusorraum des Diffusors (6) ergibt sich aus dem Raum der zwischen den Außenkanten (5.1) der Leitschaufeln (5), den äußeren, um die Öffnungswinkel α und β aufgeweiteten Randbereiche (2.1) der Bodenscheibe (2) und des Randbereiches (3.1) der Deckscheibe (3) sowie den Außendurchmessern der Bodenscheibe (2) und der Deckscheibe (3).
• Die konstruktive Ausgestaltung dieses Diffusionsraumes hat einen wesentlichen Einfluss auf den Wirkungsgrad und die Geräuschminimierung des Lüfterrades.
• Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 eine dreidimensionale Ansicht des Lüfterrades
• 2 die Profilform der Leitschaufeln
• 3 einen optimierten rotierenden Diffusor
• Das in 1 dargestellte Lüfterrad (1) besteht aus einer Bodenscheibe (2), einer Deckscheibe (3) mit Eintrittsöffnung (4) für das Strömungsmedium und einem dazwischen angeordneten Schaufelkranz mit Leitschaufeln (5), die fest miteinander verbunden sind. Dieses Lüfterrad (1) ist als rückwärts gekrümmtes Lüfterrad ausgebildet, d. h. das die Leitschaufeln (5) nach außen gegen die Laufrichtung gekrümmt angeordnet sind. Auf der Deckscheibe (3) ist eine trompetenförmig und damit strömungsgünstig ausgebildete Einlaufdüse für das Strömungsmedium angeordnet. Die Bodenscheibe (2) ist eine Kreisscheibe mit zentral angeordneter Nabe die mit einer Antriebseinheit verbindbar ist um das Lüfterrad anzutreiben.
• Das Lüfterrad (1) wird in einem Arbeitsgang mittels Spritzgussverfahren als einteiliges Lüfterrad aus dem Hochleistungsverbundwerkstoff Zamid^® gefertigt, so dass einerseits die Fertigungszeit gesenkt wird, die Montagezeit für die Einzelelemente entfällt und andererseits durch die Materialsubstitution dass Gewicht wesentlich reduziert und die Lebensdauer gleichzeitig erhöht wird.
• 2 zeigt das bevorzugte strömungsoptimierte Profil (5.1) der Leitschaufeln (5) mit der äußeren Spitze (5.1) bei Lüfterrädern (1) mit rückwärts gekrümmten Leitschaufeln. Auch hier sind noch andere Profilformen der Leitschaufeln (5) denkbar, die bei einer weiteren Optimierung von Lüfterrädern zum Einsatz kommen.
• In 3 ist ein optimierter rotierender Diffusor (6) dargestellt, der durch die Aufweitung des äußeren Randbereiches (2.1) der Bodenscheibe (2) und des äußeren Randbereiches (3.1) der Deckscheibe durch die Öffnungswinkel α und β gebildet wird und damit zu einer Vergrößerung des Diffusionsraumes des Diffusors (6) führt. Durch die Aufweitung der Randbereiche (2.1) und (3.1) erfolgt eine Verstärkung des Diffusionseffektes, so dass konstruktiv kleinere Abmessungen der Randbereichen (2.1) und (3.1) umsetzbar sind.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• JP 06299993 [0003]
• US 1447915 [0004]
• EP 1608875 B1 [0006]

Claims (4)

1. Lüfterrad (1) mit einer Bodenscheibe (2), einer Deckscheibe (3) mit Eintrittsöffnung (4) und mit einem dazwischen angeordneten Schaufelkranz mit in Laufrichtung rückwärts gekrümmt verlaufenden Leitschaufeln (5), wobei Bodenscheibe (2) und Deckscheibe (3) über den äußeren Rand des Schaufelkranzes hinausragen und einen Diffusor (6) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (5) des Schaufelkranzes im Querschnitt eine strömungsoptimierte Profilform (5.1) aufweisen und der über die Leitschaufelspitzen (5.2) ragende äußere Randbereich (2.1) der Bodenscheibe (2) mit dem Öffnungswinkel α, sowie der äußere Randbereich (3.1) der Deckscheibe (3) mit dem Öffnungswinkel β aufgeweitet, als optimierter rotierender Diffusor (6) ausgebildet sind.
2. Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (1) einteilig ausgebildet ist.
3. Lüfterrad nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (1) aus dem Hochleistungsverbundwerkstoff Zamid^® besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (1) mit einem Spritzgießwerkzeug in einem Arbeitsgang einteilig gefertigt wird.

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