DE2104495A1

DE2104495A1 - Radialventilator

Info

Publication number: DE2104495A1
Application number: DE19712104495
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Möriken Schwarz (Schweiz). M
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1971-01-13
Filing date: 1971-02-01
Publication date: 1972-07-27
Also published as: DE2104495C3; FR2122157A5; CH526223A; DE2104495B2; DE7103551U

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie, Baden (Schweiz)

Radialventilator

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialventilator zur Kühlung von elektrischen Maschinen.

Als Eigenventilatoren elektrischer Maschinen verwendet man heute zur Erzielung höherer spezifischer Drücke meist einstufige Radialventilatoren. Oft ist eine volle Ausnützung elektrischer Maschinen nur dann möglich, wenn der Yentilatordruok noch weiter erhöht werden kann. Zweistufige Radialventilatoren,mit denen diese höheren spezifischen Drücke erzielt werden könnten,weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie . relativ viel

Platz benötigen und der konstruktive Aufwand relativ hoch ist.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Radialventi-

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~·2 ~ 6/71

lators zur Kühlung von elektrischen Maschinen, welcher die vorangehend erwähnten liachteile nicht aufweist und jr.it dem bedeutend höhere spezifische Drücke als "bei den bisher verwendeten Eigenventilatoren erzielt werden können.

Der erfindungsgeaässe Radialventilator ist dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwei längs des Laufradunfanges voneinander getrennte und für sich als Ventilator wirkende Sektoren aufweist, wobei mindestens der eine Sektor mit mindestens einem in achsialer Richtung neben der Laufradbeschaufelung sich befindenden und mit der letzteren zusammenwirkenden Seitenkanal versehen ist.

Zur Erzielung eines grösseren Volumenstromes ist es zweck-; massig, wenn dieser Radialventilator zwei je für sich als Ventilator wirkende Sektoren aufweist, und jeder der Sektoren mit je einem in achsialer Richtung neben der Laufradbeschaufelung sich befindenden und mit der letzteren zusammenwirkenden Seitenkanal versehen ist.

7/enn. es erwünscht ist, dass der erfindungsgemässe Radialventilator einen Hochdruck- und einen Niederdruck-Volumenstrom liefert, dann ist es vorteilhaft, wenn er zwei je für sich als Ventilator wirkende Sektoren aufweist, V7obei der mit einen Seitenkanal versehene Sektor

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mit einer höchstens tun 60 des Laufradtimfanges sich erstreckenden Einlassöffnung und der andere Sektor rait einer Achsspirale und einer mindestens angenähert über die ganze Sektorlänge sich erstreckenden Einlassöffnung versehen ist·

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm mit den dimensionslos dargestellten Kennlinien verschiedener Radialventilatoren;

Fig. 2 eine erste beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemäss ausgebilde ten zweiströmigen Seitenkanal-Radialventilators;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Figur 2;

Fig. 4 einen Schnitt analog Figur 3» jedoch durch einen zweiflutigen Seitenkanal-Radialventilator; und

Fig. 5 eine zweite beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemäss ausgebildeten zweiströmigen Radialventilators mit einem Hochdruck- und einem Niederdrückteil.

In Figur 1 ist ein Diagramm mit den dimensionslos dargestellten Kennlinien verschiedener Radialventilatoren dar-

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gestellt, wobei auf der Abszisse die Durchflusssahl *f und auf der Ordinate die Drucksahl V aufgetragen ist. Mit der dimensionslosen Darstellung *ψ = f ( *f ) v/erden alle Kennlinien auf den gleichen Laufraddurchmesser bezogen.

Aus diesem Diagramm ist es ersichtlich, dass mit einem leitradlcsen Radialventilator a für eine mittlere Synchronmaschine oder einem leitradlosen Radialventilator b für eine mittlere Asynchronmaschine eine Druckzahl ■ψ = 0,8 nicht überschritten wird. Mit Hilfe von Turbogeneratorventilatoren c bzwc d mit nachgeschalteten Leiträdern v/erden Drucksahlen von knapp über *ψ — 1 erzielt.

Verwendet man nun einen erfindungsgemäss ausgebildeten zweiströmigen Seitenkanal-Radialventilator e, dann werden ganz erheblich höhere Druckzahlen erreicht. Derart hohe Drücke sind sonst nur mit Hilfe von mehrstufigen Ventilatoren möglich.

Der in den Figuren 2 und 3 dargestellte Radialventilator weist zwei längs des Laufradtimfanges voneinander getrennte und für sich als Ventiletor wirkende Sektoren A und B auf, wobei jeder der Sektoren mit je einem in achsialer Richtung neben >der Laufradbeschaufelung 1 sich befindenden und mit. der letzteren zusammenwirkenden Seiter.kar.al 2

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bzw· 3 versehen ist. Jeder der Seitenkanüle 2 und 3 weist je eine Eintrittsöffnung 4 bzw. 5 für das zu fördernde Medium auf, wobei die Eintrittsöffnungen in radialer Richtung gesehen weiter innen als die Austrittsöffnungen 6 bzw. 7 angeordnet sind, so dass eine Ausnützung der radial nach aussen wirkenden Zentrifugalkraft des durch den Seitenkanal strömenden Mediums stattfindet. Zur Rückgewinnung der kinetischen Energie des im Seitenkanal strömenden Mediums sind die Auslasskanäle als Diffusoren ausgebildet. Um zu vermeiden, dass eine Rückströmung vom Seitenkanal 2 bzw, 3 in die Eintrittsöffnung 4 bzw. 5 stattfindet, sind die letzteren so ausgebildet, dass sie sich

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in Drehrichtung des Laufrades /gesehen in zunehmendem Masse Vi'eniger weit radial nach aussen erstrecken, so dass keine Teile der Eintrittsöffnungen in Bereiche zu liegen kommen, in denen der Druck des zu fördernden Mediums bereits so gross ist, dass das letztere durch die Eintrittsöffnungen zurückströmt·

Die beachtliche Druckerhöhung,die mit Hilfe eines Seitenkanalventilators erreicht werden kann,ist darauf zurück zuführen, dass der in Umfangsrichtung des Laufrades ver laufenden Strömung eine Ringströmung um die Achse des ringförmigen Seitenkanals überlagert wird, so dass das zu fördernde Medium mehrfach aus dem Laufrad 8 in den Seitenkanal übertritt und umgekehrt.

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Bei der zweiströmigen Ausbildung des Radialventilators ergibt sich im Gegensatz zu einer einströmigen Ausbildung ein genügend, grosser Volumenstrom des zu fördernden Mediums um gewisse elektrische Maschinen auch bei deren voller Ausnutzung genügend zu kühlen.

Der teilbeaufschlagte Seitenkanalventilator in zweisfcröGiiger Ausbildung verbindet dia Vorteile hohen Druckes und günstigen Volumenstromes mit; einem geringen radialen Platzbedarf, der praktisch nur durch den Laufraddurchmesser bestimmt ist, da Zufuhr- und Auslasskanäle achsial angeordnet v/erden können.

Der mit diesem Ventilator erzeugbare Druck kann noch dadurch erhöht werden, indem man im Seitenkanal Leitsehaufeln anordnet sowie durch der Strömung angepasste Krümmung der Eintrittskanten der Laufradschaufeln.

Um die Abmessungen des Ventilators möglichst gering zu halten, ist es notwendig, die Spalten zwischen den Laufrad und dem Gehäuse möglichst klein zu bemessen. Dies' hat jedoch, bei ungeeigneter Ausbildung des Ventilators zur Folge, dass die Lärmentwicklung erhöht wird·

Um die Lärmentwicklung zu vermindern, kann man zum Beispiel die Schaufelzahl des gleichmässig geteilten Laufrades 8 derart wählen, dass sie durch die Anzahl der gleichmässig über den Laufradunfang verteilten Seitenkar.äle 2 ur.d 3

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nicht ganzzählig teilbar ist. Man kann jedoch auch die Schaufeln des Laufrades 8 gleichmässig und die Seitenkanäle 2 und 3 ungleichmässig über den Umfang des Laufrades 8 verteilt anordnen. Eine sondere Möglichkeit ist, dass man die Schaufeln des Laufrades mit einer sta'tisch verteilten unterschiedlichen Teilung über den Umfang des letzteren anordnet, wie dies bereits von anderen Gebläsen her bekannt ist.

Ein weiteres Mittel zur Verminderung der Lärmerzeugung ist, dass in UmIaufrichtung des Laufrades 8 gesehen der vordere und der hintere Teil 11 bzw« 12 der Einlassöffnungen 4 und 5 schräg zu der sie überstreichenden Schaufelkante 13 verläuft, so dass die einzelnen zwischen den Laufradschaufeln gebildeten Kammern allmählicher in bzw. ausser Verbindung mit jeder der Einlassöffnungen 4 und 5 gebracht werden. Dabei ist es auch von Vorteil, wenn die Begrenzungskante 14 der in achsialer Richtung neben dem Laufrad sich befindenden und mit dem letzteren zusammenwirkenden Gehäusedichtfläche 15 an keiner Stelle parallel zu der sie bei Drehung des Laufrades 8 überstreichenden Schaufelkante 13 verläuft·

Zur Verminderung der Lärmerzeugung ist es ebenfalls vorteilhaft, vrenn die Begrenzunrskante 16 der in radialer Richtung neben den Laufrad 8 sich befindenden und sit dem

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letzteren zusamenv.-irkeriaen G ehäiisdaicht fläche 17 an keiner Stelle parallel zu der sie bei Drehung des Laufrades 8 überstreichenden Schaufelkante 18 verlauft.

Wie aus Figur 4 ersichtlich, kann der Radialventilator auch zweiflutig ausgebildet werden, wobei dann zum Beispiel Jeder der Seitenkanäle 9 und IO zur Kühlung einer auf der gleichen Seite wie der entsprechende Kanal sich befindenden elektrischen Kaschine dient.

Ueber den Umfang des Laufrades können auch voneinander getrennte und verschiedene Ventilatorsysteme vorgesehen werden, wie das zun Beispiel aus Figur 5 ersichtlich ist· Bei dein in Figur 5 dargestellten Beispiel sind zwei Sektoren A und B vorgesehen, wobei der Sektor A in der vorangehend beschriebenen Y/eise als Seitenkanalventilator wirkt und einen kleinen Volumenstrom mit hohem Druck liefert, während der zweite Sektor B als ein normaler und ait einer Achsspirale 19 versehener Radialventilator mit grosses Schluckvemögen und kleinem Druck arbeitet· Bei einer solchen Ausbildung des Ventilators dient zum Beispiel das Hochdruckventilatorsystem zur Kühlung des Rotors und das Niederdruckventilatorsvstem zur Kühlung des Stators einer elektrischen Maschine.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

l.y Radialventilator zur Kühlung von elektrischen Maschinen, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwei längs des Laufradumfanges voneinander getrennte und für sich als Ventilator wirkende Sektoren (A,B) aufweist, wobei mindestens der eine Sektor (A) mit mindestens einem in achsialer Richtung neben der Laufradbeschaufelung (l) sich befindenden und mit der letzteren zusammenwirkenden Seitenkanal (2,3) versehen ist.
2. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass er zwei je für sich als Ventilator wirkende Sektoren (A,B) aufweist, und jeder der Sektoren mit je einem in achsialer Richtung neben der Laufradbeschaufelung (1) 3ich befindenden und mit der letzteren zusammenwirkenden Seitenkanal (2,3) versehen ist.
3. Ventilator nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet,

dass er zwei je für sich als Ventilator wirkende Sektoren (A,B) aufweist, wobei der mit einem Seitenkanal (2) versehene Sektor (A) mit einer höchstens um 6o° des Laufradumfanges sich erstreckenden Einlassöffnung (4) und der andere Sektor (B) mit einer Achsialspirale (19) und einer mindestens angenähert über die ganze Sektorlange 3ich erstreckenden Einlassöffnung (5^f) versehen lot.

/ft/. O

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4. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das3 in den einzelnen Sektoren die Einlassöffnungen (4,5) sich in radialer Richtung gesehen weiter innen als die Auslassöffnung (6,7) befinden.
5. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslasskanäle der einzelnen Sektoren (A,B) als Diffusoren ausgebildet sind.
6. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (4,5) des mit einem Seitenkanal (2,3) versehenen Sektors (A,B) sich in Drehrichtung des Laufrades (8) gesehen in zunehmendem Masse weniger weit radial räch aussen erstreckt.
7· Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens im einen Sektor (A) in achsialer Richtung gesehen auf beiden Seiten der Laufradbesohaufelung (1) Je ein Seitenkanal (9»10) vorgesehen ist (Figur 4).
8· Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelzahl des gleichmässig geteilten Laufrades (8) durch die Anzahl der gleichmessig über den Laufradumfang verteilten Seitenkanäle (2,3) nicht ganzzählig teilbar ist.

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9« Ventilator nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 'dass die Schaufeln des Laufrades (8) gleichmässig und die Seitenkanäle (2,3) ungleichiaässig über den Umfang des Laufrades (8) verteilt angeordnet sind.
10. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das3 die Schaufeln des Laufrades mit einer statistisch verteilten unterschiedlichen Teilung über den Umfang des letzteren angeordnet sind.
11. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Umlaufrichtung des Laufrades (8) gesehen der vordere und der hintere Teil (11,12) der Begrenzungskante der Einlassöffnung (4,5) an keiner Stelle parallel zu der sie überstreichenden Schaufelkante (13) verläuft.
12. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungskante (14) der in achsialßr Richtung neben dem Laufrad (8) sich befindenden und mit dem letzteren zusammenwirkenden Gehäusedichtfläche (15) an keiner Stelle parallel zu der sie bei Drehung desLaufrades (8) überstreichenden Schaufelkante (13) verläuft.
13. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungskante (l6) der in radialer Richtung

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neben dem Laufrad (8) sich befindenden und mit dein letzteren zusammenwirkenden Gehäusedichtf leiche (17) an keiner Stelle parallel zu der sie bei Drehung
des Laufrades (8) überstreichenden Schaufelkante (l8) verläuft.

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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