DE2209885C3 - Luftkühler mit einem Axialgebläseaggregat - Google Patents
Luftkühler mit einem AxialgebläseaggregatInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Luftkühler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein bekannter Luftkühler dieser Art (DT-Gbm 42 841) weist den Nachteil auf, daß eine in vielen
Fällen nötige größere Förderhöhe des Gebläses nur durch Erhöhen der Laufkranz-Umfangsgeschwindigkeit,
d. h. mit der dadurch verbundenen erheblich größeren Geräuschentwicklung erreicht werden kann.
Bei Luftkühlem werden die Gebläse entweder über oder unter dem Rohrbündel angebracht und dienen
dann dazu, Luft über die Rohre des Rohrbündels zu schicken. Bei diesen und anderen industriellen Anwendungsmöglichkeiten
können die Gebläse relativ groß sein, wobei ihr Durchmesser zwischen etwa 1,80 und
m liegt. Die von einem Gebläse zu leistende Arbeit ist annähernd eine Funktion der dritten Potenz seiner
Schaufelspitzengeschwindigkeit. Gleichzeitig ist das von einem Gebläse erzeugte Geräusch eine Funktion
der fünften Potenz seiner Schaufelspitzengeschwindigkeit Demzufolge wird das Problem einer zu starken
Geräuschentwicklung aufgeworfen, sobald die an das Gebläse gestellten Leistungsanforderungen steigen.
Gleichzeitig haben die gesetzgebenden Körperschaften im öffentlichen Interesse für die Begrenzung von Geräuschpegeln
schärfere Vorschriften erlassen.
Der Zweck für das bekannte koaxiale Inreiheschalten von Gebläsestufen ist seit jeher gewesen, eine größere
Druckhöhe zu erzielen als sie bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit mit nur einer Gebläsestufe erreicht
werden kann (CH-PS 2 45 483, OE-PS 2 50 550. DT-PS 4 68499). Mindestens die DT-PS 4 68 499 zeigt
auch schon, daß die Laufschaufelkränze zweier Stufen dicht aufeinanderfolgen. In den vorstehend angeführten
drei Druckschriften wird die Vielstufigkeit von Gebläsen allerdings nicht im Zusammenbau mit Luftkühlern
genannt.
Auch sind bei diesen bekannten mehrstufigen Axialgebläsen die aufeinanderfolgenden bereits mit Verstellung
der Neigung der Laufschaufeln ausgerüsteten Gebläsestufen im wesentlichen gleich gebaut. Die Mehrkosten
für die Schaufelverstellung fallen demnach entsprechend der Stufenzahl vervielfacht an.
Bei Gebläseluftkühlern ist es oft erforderlich, daß die Stärke des von dem Gebläse erzeugten Luftstroms im
Hinblick auf Änderungen der Umgebungstemperatur oder auf eine Änderung der Temperatur des durch die
Rohrbündel strömenden Strömungsmittels geändert wird. Insbesondere wird eine Änderung der Stärke des
Luftstroms verlangt, ohne daß dabei die Gebläse abgeschaltet werden müssen. Zu diesem Zweck wurde bereits
vorgeschlagen, die Gebläse mit Vorrichtungen zu versehen, durch die sich die Neigung der Schaufeln
während des Betriebs durch Fernbedienung einstellen läßt.
Eine Vorrichtung dieser Art ist durch die US-Patentschrift
28 26 395 bekannt, wobei die Schaufeln eines Geblöses veranlaßt werden, in auf der Nabe des Gebläses
befindlichen Fassungen zu schwenken, und zwar in Abhängigkeit von einem Steuerorgan, das an einem
entfernten Platz angeordnet und auf ein Signal hin betätigt werden kann, welches die Temperatur eines
durch ein Rohrbündel strömenden Fluids anzeigt. Gebläse mit derartigen Vorrichtungen sind außerordentlich
vorteilhaft. Jedoch sind sie erheblich teurer als herkömmliche Gebläse, bei denen die Schaufelneigung,
wenn überhaupt, nur bei Stillstand des Gebläses eingestellt werden kann, wobei dann die Schaufeln von Hand
in eine gewünschte Lage gedreht werden.
Ausgehend vom Stand der Technik gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 besteht die Aufgabe der Erfindung
darin, eine größere Förderhöhe ohne erheblich größere Geräuschentwicklung zu erzielen, dabei die
Kompaktheit einer einstufigen Gebläseausführung so gut wie möglich beizubehalten und auszunutzen, ohne
jedoch den Nachteil der Verstellbarkeit, nämlich die höheren Einrichlungskosten, voll in Kauf zu nehmen.
Diese Aufgabe wird durch die Verbindung der im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angeführten Merkmale
gelöst.
Obgleich die Einstellung der Schaufeln einer Gebläsestufe auf einen Neigungswinkel, der sich von demjenigen
einer anderen Gebläsestufe unterscheidet, zu einem gewissen Wirkungsgradverlust führen kann und
damit eine Erhöhung der Betriebskosten verursacht, verglichen mit einer Gebläseanordnung, bei der alle
Gebläsestufen veränderliche Schaufelneigung aufweisen, werden diese geringfügigen Nachteile durch die
•eringeren anfänglichen Investitionskosten mehr als
kompensiert.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine Aufrißansicht eines Luftkühlers, wobei Teile weggebrochen sind, um ein Rohrbündel und eine
Ausführungsform des Axialgebläs^aggregats sichtbar
zu machen, die über dem Rohrbündel angeordnet ist, Luft über das Rohrbündel hinweg nach oben zu
"augeni
i
i
augeni
F i g 2 und 3 teilweise Aufrißansichten mit anderen Ausführungsformen des Gebläseaggregats,
F i g. 4 eine graphische Darstellung mit einer Kurve,
welche die relative Stärke des Luftstroms angibt, der von einer Gebläseanordnung erzeugt werden muß, um
ein Prozeßfluid in einem Luftkühler, beispielsweise der ;„ Fi e 1 gezeigten Art, bei Umgebungstemperatur zu
tondensiefen und
F i ρ 5 eine andere graphische Darstellung mit einer
Hurcheehenden und einer gestricheltem Kurve, die die
Energie angeben, die zum Kondensieren des Fluids mit Hilfe einer Gebläseanordnung erforderlich ist, bei der
heide Stufen mit Schaufeln variabler Neigung ausgerüstet sind und mit einer anderen Gebläseanordnung, bei
der die eine Stufe mit Schaufeln variabler Neigung und dfe andere Stufe mit feststehenden Schaufeln, also
Schaufeln unveränderlicher Neigung, versehen ist.
Der in F i g 1 gezeigte Luftkühler, dessen Kühlerteil
„ΰΠθ bezeichnet ist, weist ein Rohrbündel 16 auf, das
S senkrechten Ständern 12 über der Aufstellfläche 13
angebracht ist, ferner eine Axiaigebläseaggregat 14, das 2einem Übergangsstück 15 über dem Rohrbündel
Sagen ist. Wie durch den weggebrochenen Abschnitt Sn Fig 1 sichtbar wird, weist das Rohrbündel 16
mehrere'wärmeaustauschrohre auf, die sich zwischen
nicht dargestellten Kopfstücken an den entgegenge- !S en Enden des Bündels in seitlicher Richtung erstrecken
und dazu dienen, ein abzukühlendes ProzeßfluTd quer zum Luftstrom zu führen, der mit Hilfe des
Gebläseaggregats in Richtung nach oben erzeugt wird.
SeUenwande 17 verlaufen längs der entgegengesetzten des Rohrbündels von dem einen Kopfstück zum
io daß der Luftstrom im Bünde, umschlossen
auf, die an der Wf Ue 21 befestigt ist und mit mehreren Schaufelfassungen 26 versehen ist, die sich in gleichmäßigem
Abstand nebeneinander in radialer Richtung erstrecken. Die inneren Enden der Schaufeln 19a sind in
den Fassungen lösbar befestigt, so daß die Durchschnittsneigung
jeder Schaufel in dem gewünschten Maße eingestellt werden kann, und zwar in Abhangigkeit
von den Betriebsbedingungen. Eine solche Einstellung erfordert jedoch, daß das Gebläseaggregat zunächst
stillgesetzt wird, und so gesehen hat also der Laufschaufelkranz 19 eine im Betneb nicht verstellbare
positive Neigung.
Der obere Laufschaufelkranz 20 weist ebenfalls eine Nabe 27 auf, die an der Welle 21 befestigt ist und mn
mehreren Fassungen 28 versehen ist, die sich radial zu
dieser Nabe erstrecken und dazu dienen, die in"ere"
Enden der Schaufeln 20a aufzunehmen. Die Nabe 27 enthält jedoch eine fernbedienbare Verstelleinrichtung
für die Schaufelneigung durch Drehung der Schaufeln
in ihren Fassungen. Das geschieht wahrend des eeinebes
in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen. ^01-ehe
Verstelleinrichtungen sind an sich bekannt und Dedürfen
daher keiner näheren Beschreibung.
An dem oberen Ende der Nabe 27 befindet sich eine
druckempfindliche Steuervorrichtung, die ein bignai
empfangen kann, das die Temperatur des hluiasn^
Rohrbündel 16 anzeigt. D.eses Signal kann durch einen
Meßwertwandler 30 in einer^Leitung29erzeugt werden,
die das Austr.ttsende des Rohrbundeis mit der Steuervorrichtung verbindet. Die S»euervomchtung erhält
ein Betätigungsfeld, das durch eine Leitung 31 zu
geführt wird, um die V«tellwmchtung^i« te«^
Die Naben der Laufsch H aufe'kr^e^el U b n sf , °™n Z
Ebenen der Innenseiten der Geblase selbst hegen im
wesentlichen nebeneinander, wodurch de Ax.alab
stand zwischen den Geb.ä^estu en, aufe Mn, mum re^
duziert wird. Wie aus Fi g. «ervorgeni. s
Schaufeln der beiden Geblasestufen und um den Um
fang versetzt zueinander angeordnet W«bereits £
wähnt wurde, sind die Schaufeln 20a des^*Juf^
kranzes 20 auf eine positive Neigung «ngesg, *e
größer ist als J« positive Neigung der &haufej Wa
des Laufschaufelkranzes 19, um dadurch den Ausie
einen solchen Durchmesser auf, daß die
ihrer sich
nach oben fördern und damit über das Rohrbündel hinweg.
sobald sich die Laufkränze gesehen von oben nach unten, im Uhrzeigersinn drehen. Beide Geblasestufen
sind auf einer Welle 21 gelagert. d.e ach senkrecht und koaxial zu dem Gebläsegehause erstreckt
Das untere Ende der Welle w.rd von einem Motor angetrieben. der auf einem Motortrager 23„angebracht
ist Der Motor treibt einen R.emen innerhalb e.nesRiemenschutzes
24 an. Die Welle ist an ihrem oberen Ende mit Hilfe eines Lagers 21a drehbar gelagert das durch «5
radiale Verstrebungen in dem Geblasegehause get, a-
Laufschaufe.kranz 19 weist eine Nabe ge™'rk . Auslc„ungsbedinfunBen entsprechenden
Den de A* «^ der l4J,rschaufeln
Luhstrom erhaU man D 1 s .^ ^ diejeni
W-auf ein po ,, ve Neigμg. 8 νοη«\Μχ erge
de ^ ^enmU veränderlicher Neigung arbeitenden
^^,^ ^J06n Abstromseite des mit un-
^fsc^e'kranz LaufschaufelkranveraJde™r d^IguJfa die zum Antrieb
eines Lauf- «? W ^™"^^ Energie um so größer ist, je
^^^ ist, kann man bei derartiger
^^ ge?ingeren Energiebedarfs aus-
nutzen, wenn von den Entwurfsbedingungen abwe,-
chende Betriebsbedingungen es zulassen, die Neigung der Laufschaufeln 20a zu verringern.
Die in Fig.4 gezeigte Kurve stellt ausgehend von
einem Auslegungsluftstrom von 100%, wie er über das Rohrbündel geleitet werden muß, um Dampf von 88°C
mit Umgebungsluft von unter 32,2°C zu kondensieren, die prozentualen Luftströme für verringerte Umgebungstemperaturen
dar.
Bei sinkender Umgebungstemperatur nimmt also der erforderliche Prozentsatz des Auslegungs-Luftstroms
für die Kondensation des Dampfes ab. Diese Abnahme des Luftstroms wird durch eine Einstellung der Schaufeln
20a des Laufschaufelkranzes 20 auf eine geringere Neigung bewirkt. Diese Einstellung erfolgt automatisch
in Abhängigkeit von einem Signal, das in dem Meßwertwandler 30 erzeugt wird.
Die Kurven mit durchgehenden und unterbrochenen Linienzügen von F i g. 5 vergleichen die Energie, die für
den gezeigten Luftkühler mit einem Gebläseaggregat gemäß F i g. 1 und einem nicht dargestellten Gebläseaggragat
benötigt wird, das zwei Laufschaufelkränze mit veränderlicher Neigung hat. Wie aus F i g. 5 hervorgeht,
würde das letztere Gebläseaggregat mit höherem Wirkungsgrad arbeiten, wenn der Luftkühler bei
einer Umgebungstemperatur unter annähernd 16,7CC
arbeiten würde, einem Punkt, bei dem das erfindungsgemäße Gebläseaggregat beginnt, die Luftstromstärke
zu verringern. Bei der vorgeschlagenen Ausbildung wird jedoch in vorteilhafter Weise von der Tatsache
Gebrauch gemacht, daß während des größten Teils der Zeit, während der der Luftkühler in Betrieb ist, der
Luftkühler bei einer Umgebungstemperatur arbeitet, die über dem Divergenzpunkt der beiden Kurven liegt,
und daß während einer sogar noch größeren Zeit die Energieerfordernisse der zu vergleichenden Gebläseaggregate
sich nicht wesentlich voneinander unterscheiden.
Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform
weist das Gebläseaggregat drei Stufen auf, bestehend nicht nur aus dem Laufschaufelkranz 19 mit Schaufeln
unveränderlicher Neigung und dem abstromseitig davon befindlichen Laufschaufelkranz 20 mit Schaufeln
veränderlicher Neigung, sondern auch aus einem mittleren Laufschaufelkranz 19' mit Schaufeln 19a- unveränderlicher
Neigung. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, kann der mittlere Laufschaufelkranz 19' seinem Aufbau nach
dem ersten Laufschaufelkranz 19 mit Schaufeln unveränderlicher Neigung entsprechen, und es werden die
Schaufeln des mittleren Laufschaufelkranzes 19' auf eine positive Neigung eingestellt, die größer ist als diejenige
des ersten Laufschaufelkranzes. Wie bei dem er sten und dem zweiten Laufschaufelkranz von F i g. 1, so
sind auch bei der Ausführungsform nach Fig.2 die
Schaufeln des Laufschaufelkranzes 20 unter Entwurfsbedingungen auf eine positive Neigung eingestellt, die
größer ist als die positive Neigung der Schaufeln 19a' des Laufschaufelkranzes 19'. Wie außerdem aus F i g. 2
3ntnommen werden kann, sind die Schaufeln des mittleren Laufschaufelkranzes 19' in bezug auf die des ersten
Laufschaufelkranzes 19 rund um den Umfang versetzt angeordnet, und die Schaufeln des Laufschaufelkranzes
20 sind in bezug auf diejenigen des Laufschaufelkranzes 19' ebenfalls rund um den Umfang versetzt.
Die Betriebsweise des Gebläseaggregates nach F i g. 2 entspricht der Betriebsweise des Gebläseaggregates
nach F i g. 1. Die in F i g. 3 gezeigte Ausführungsform eines Gebläseaggregales weist ebenfalls drei
Laufschaufelkränze auf, und ähnlich dem Gebläseaggregat von F i g. 2 entspricht der Laufschaufelkranz 19
der unteren oder ersten Stufe des Laufschaufelkranzes 19 aus F i g. 1. Ferner entspricht der zweite Laufschaufelkranz
20 aus F i g. 3 dem mit veränderlicher Neigung arbeitenden Laufschaufelkranz 20 aus F i g. 1.
Der dritte Laufschaufelkranz 20' der Anordnung von F i g. 3 arbeitet jedoch auch mit veränderlicher Schaufelneigung
und ist seiner Konstruktion nach mit dem Laüfschaufelkranz 20 der Ausführungsform der F i g. 1
und 2 identisch.
Unter Entwurfsbedingungen ist die positive Neigung der Schaufeln 20a' größer als die positive Neigung der
Schaufeln 20a, und die Schaufeln 20a' und 20a sind in bezug aufeinander rund um den Umfang versetzt angeordnet
Ferner sind die Schaufeln 20a' des mit veränderlicher Schaufelneigung arbeitenden Laufschaufelkranzes
20' ähnlich den Schaufeln des Laufschaufelkranzes 20 in Abhängigkeit von den Systembedingungen
über einen Bereich einstellbar, der sich von einer Neigung größer als die Neigung der Gebläseschaufeln
19a bis zu einer Neigung kleiner als diejenige der Gebläseschaufeln 19a erstreckt.
Eine Verringerung der durch das Gebläseaggregat von F i g. 3 geförderten Luftstrommenge läßt sich
durch Einstellen der Neigung der Schaufeln des einen oder beider mit veränderlicher Schaufelneigung arbeitender
Laufschaufelkränze 20 und 20' bewirken. So könnten die Vorrichtungen zur Einstellung der Schaufelneigung
jedes der genannten Laufschaufelkränze auf eine Signalübertragungseinrichtung ansprechen, beispielsweise
auf den in F i g. 1 gezeigten Meßwertwandler 30, oder auf getrennte Übertragungseinrichtungen,
wobei jede derartige getrennte Übertragungseinrichtung auf ein anderes Signal anspricht. Des weiteren
kann auch das Druckmittel zur Betätigung ünes solchen
Mechanismus aus ein und derselben oder aus verschiedenen Quellen kommen.
Claims (3)
1. Luftkühler mit einem Bündel von Rohren, die vom wärmeabgebenden Fluid durchströmt sind und
mindestens einem auf einer Seite des Rohrbündels angeordneten Axialgebläseaggregat, welches Luft
über die Rohre bewegt, in einem Gebläsegehäuse einen Laufschaufelkranz mit im Betrieb verstellbarer
Schaufelneigung enthält und die Antriebseinrichtungen für den Laufschaufelkranz sowie die
Verstellvorrichtung für die Schaufelneigung aufweist,
gekennzeichnet durch die Verbindung der folgenden Merkmale:
a) In an sich bekannter Weise ist das Axialgebläse mehrstufig, wobei die einzelnen Stufen koaxial
zueinander angeordnet sind;
b) die Laufschaufelkränze der Stufen folgen in an sich bekannter Weise dicht aufeinander;
c) der Laufschaufelkranz (20) mit im Betrieb verstellbarer Schaufelneigung ist in Förderrichtung
der Luft hinter mindestens einem Laufschaufelkranz (19,19') mit im Betrieb nicht verstellbarer
positiver Neigung der Schaufeln (19a) angeordnet;
d) die Verstellvorrichtung ist derart ausgebildet, daß in an sich bekannter Abhängigkeit von
einer Temperatur der Wärmetauschfluide selbsttätig, die Schaufelneigung in einem Bereich
von positiven Neigungen verstellbar ist, die größer und kleiner sind als die positive Neigung
der Schaufeln des vorgeordneten Laufschaufelkranzes (19, IS') mit nicht verstellbarer
Schaufelneigung.
2. Luftkühler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Axial-Laufschaufelkranz (20')
der koaxial im Gebläsegehäuse angeordnet ist, und ebenfalls eine Vorrichtung zum Einstellen der
Schaufelneigung während des Betriebes aufweist (F i g. 3).
3. Luftkühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln eines Laufkranzes
in Umfangsrichtung versetzt gegenüber den Schaufeln eines vorgeordneten Laufkranzes angeordnet
sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US21255571A | 1971-12-27 | 1971-12-27 | |
US21255571 | 1971-12-27 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2209885A1 DE2209885A1 (de) | 1973-07-12 |
DE2209885B2 DE2209885B2 (de) | 1976-05-06 |
DE2209885C3 true DE2209885C3 (de) | 1976-12-30 |
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