DE2521416A1

DE2521416A1 - Schallgedaempfter axialventilator

Info

Publication number: DE2521416A1
Application number: DE19752521416
Authority: DE
Inventors: Costa Silard Dipl I Vasiljevic
Original assignee: Vasiljevic costa Silard dipl-Ingdr
Current assignee: Vasiljevic costa Silard dipl-Ingdr
Priority date: 1975-05-14
Filing date: 1975-05-14
Publication date: 1976-11-25
Also published as: FR2311203A1; GB1511625A; FR2311203B3; IT1060582B

Description

Dipl.-Ing. Dr. Costa Silard Vasiljevic, 7400 Tübingen, HausserstraSe 114

Schal 1 gedämpfter Axi alventi1ator

Die Erfindung betrifft einen schall gedämpften Axial ventilator mit einer von einem Gehäuse umschlossenen Ventilatoreneinheit, die, wie in dem DBP 1 503 637 beschrieben ist, entweder aus "Laufrad allein", "Laufrad mit vor- oder nachgeschaltetem Leitrad" oder "Gegenläufer" gebildet ist.

Derartige Axial Ventilatoren sind bisher insbesondere in Form von Strahl Ventilatoren, beispielsweise für Tunnel beiüftungen, bekanntgeworden. Sie bilden ein einheitliches Aggregat und besitzen am Außenumfang eine Belegung von Mineralfaserstoffen, die etwa 100 mm dick ist und mit welcher eine reine Schal!absorbtion im höher frequenten Bereich bewirkt werden kann. Dabei ist es weiter bekannt, an einem solchen Axial ventilator als für sich selbständiges Aggregat einen oder zwei Schalldämpfer anzuschließen, womit eine höhere akustische Wirksamkeit erreicht werden soll. Abgesehen davon, daß der Einbau solcher zusätzlicher Aggregate technische Schwierigkeiten verursacht, ergeben sich aber auch Mängel im akustischen Sinn. Schalldämpfer können ihre akustische Wirksamkeit nur dann voll zur Wirkung bringen, wenn die Luft-

609848/0418

252U16

geschwindigkeit in ihrem Innern nicht zu hoch ist. Dieser Fall liegt aber bei den oben erwähnten Ventilatoreinheiten nicht vor. Axial Ventilatoren, insbesondere solche mit großem Nabenverhältnis, weisen in der Abströmung regelmäßig unvermeidlich hohe Abströmgeschwindigkeiten auf, wobei in den meisten Fällen auch noch ein Drall überlagert ist. Außerdem ist es aber im Interesse eines guten Wirkungsgrades bei solchen Ventilatoren wichtig, den unvermeidlich hohen Anteil dynamischen Druckes zumindest zu einem großen Teil zurückgewinnen zu können, d. h. durch Verströmung in statischen Druck umzuwandeln.

Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs geschilderten Mangel von Axial Ventilatoren zu beheben und ein Aggregat geringer Baulänge zu schaffen, welches bei guten akustischen Eigenschaften, ein Arbeiten unter günstigen Druckverhältnissen gestattet. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das die Ventilatoreinheit umschließende Gehäuse ein aus Resonatoren gebildeter Rohrschalldämpfer ist, wobei vorzugsweise die Resonatoren gedämpft sind. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß sich an den die Gitter unmittelbar umschließenden Gehäuseteil ein weiteres Gehäusestück von sprunghaft vergrößerter lichter Weite anschließt.

Mit besonderem Vorteil ist die Anordnung so getroffen, daß das insgesamt ummantelnde Gehäuse derart gegliedert ist, daß der strömungsaktive Teil des Axial ventilators, bestehend aus Laufund gegebenenfalls Leitgittern, von einem luftundurchlässigem Gehäusestück von etwa der Gesamtgitterlänge ummantelt ist, an welches sich mindestens ein in der lichten Weite vergrößertes und vorzugsweise luftdurchlässig ausgebildetes Gehäusestück mit einer ringförmig darum angeordneten Schall dämpfungseinrichtung anschließt. Vorzugsweise ist der lichte Durchmesser des sich an die Ventilatoreinheit anschließenden Gehäuseteiles etwa 25 % größer als das den strömungsaktiven Teil des Ventilators ummantelnde Gehäusestück. Damit wird dem Ventilator ein Schalldämpfer zugeordnet, dessen Innendurchmesser größer ist als der zylindrische Teil des den strömungsaktiven Teil umschließenden Gehäuses. Hierdurch wird eine

SÖ984S/Ö418

252U16

Verminderung der Durchströmgeschwindigkeit im Schalldämpfer erreicht, so daß sich die Möglichkeit des besseren Impulsaustausches mit den dämpfenden Flächen ergibt. Der Schalldämpfer kann bei gleicher Wirkung nunmehr eine kürzere Baulänge bekommen, was dazu beiträgt, die Gesamtbaulänge des Axial ventilators zu verkürzen.

Desweiteren werden die AbstrahlungsVerluste des bisherigen Gehäuses ganz erheblich vermindert, weil der Schalldämpfer näher als bisher

ti ''

an die Schallquelle herangerückt werden kann und)fcmit die Schallquelle besser umschließt. Der Schalldämpfer ist gleichsam Gehäusebestandteil geworden und kann unmittelbar auch Gehäusefunktion übernehmen, d. h. zur Motorbefestigung und -unterbringung herangezogen werden.

Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß die partielle Rückgewinnung des statischen Druckes aus dem dynamischen Druck unter besonders gutem Wirkungsgrad erfolgt, weil dies auf kürzerer Baulänge geschieht, so daß hierdurch auch eine geringere Reibung auftritt.

Durch die Vergrößerung der Durchströmfläche bzw. des Innendurchmessers des Gehäuses .im Anschluß an die Gitterpartie können Motore mit größerem Durchmesser eingesetzt werden, wodurch ein besseres Ausfahren der Gitterlinien erreicht wird. Der Motor wird dann gleichzeitig auch als Verdrängungskörper in radialer Richtung benutzt, d. h. er verbessert das Anliegen der Strömung im Schalldämpfer.

Eine mittlere Anströmverkleidung vor der Laufradpartie ist in aller Regel entbehrlich, weil die vorgeschaltete sich verändernde Durchtrittsfläche die Strömung in Verbindung mit einem Strömungskern vor der Laufradnabe genügend führt.

Mit besonderem Vorteil erfolgt die Veränderung der Durchtrittsfläche im Gegensatz zu den bisherigen technischen Erkenntnissen von möglichst kleiner Baulänge, gewissermaßen sprunghaft. Der

609848/0418

252U16

hierbei auftretende Wirbel ring wird dazu benutzt, um einen homogenen Geschwind!gkeitsverlauf in radialer Richtung zu erreichen und damit den unmittelbar anschließenden Schalldämpfer schon am Beginn zu beaufschlagen. Andererseits ist es aber wesentlich, daß für die Schalldämpfung bzw. für den Aufbau der Schalldämpfer Resonatoren verwendet werden, wie sie in dem DBP 1 196 beschrieben, dargestellt und geschützt sind.

Der Erfindungsgedanke wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele erläutert und im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Vertikal schnitt durch die wesentlichsten Teile des schall gedämpften Axial ventilators,

Figur 2 einen Axial ventilator mit vorn angeordnetem Schalldämpfer,

Figur 3 einen Axial ventilator in gegenläufiger Bauart mit vorn angeordnetem Schalldämpfer,

Figur 4 einen Axial ventilator mit hinten angeordnetem Schalldämpfer,

Figur 5 einen Axial ventilator mit zusätzlichem Leitrad und hinten angeordneten Schalldämpfer,

Figur 6 einen Axial ventilator in gegenläufiger Bauart mit nachgeschaltetem Schalldämpfer,

Figur 7 einen Axial ventilator mit vorn und hinten angeordneten Schalldämpfern,

Figur 8 einen Axial ventilator mit vorn und hinten angeordneten Schalldämpfern und zusätzlichem Leitrad und

609848/0418

Figur 9 einen Axial ventilator in gegenläufiger Bauart

mit vorn und hinten angeordneten Schalldämpfern.

Die wesentlichen Teile des schall gedämpften Axial ventilators sind in Fig. 1 erkennbar. Eine Einschubeinheit, bestehend aus dem Motor 1 und dem Laufrad 2, ist als gesonderte Einheit ausgebildet, die Einsatz und Verwendung im Zusammenhang mit verschiedenen anderen Bauteilen finden kann. Die Laufradpartie 3 sowie der sich unmittelbar anschließende Raum in Achsrichtung ist von einem Gehäuseteil 4 umschlossen, welches einen zylindrischen Teil 5 aufweist, der unmittelbar das Laufrad 2 umgibt. Im Anschluß an den zylindrischen Teil 5 sind beidseitig sich verändernde Durchtrittsflächen 6 vorgesehen, wobei die sich verändernden Durchtrittsflächen 6 mit dem zylindrischen Teil 5 ein oder mehrere Bauteile bilden können. Wesentlich ist, daß die sich verändernden Durchtrittsflächen 6 auf relativ kleiner Baulänge in Achsrichtung angeordnet sind, so daß sich der Querschnitt hier sehr schnell verengt und erweitert.

Die Ausbildung der sich verändernden Durchtrittsflächen 6 im einzelnen kann in verschiedener Weise erfolgen, und zwar sprunghaft oder stetig. Bei der sprunghaften Ausbildung, bei der also unmittelbar zwei verschieden große Durchmesser aneinander anschließen, was mit Hilfe von Flanschen und dgl. erreicht wird, entsteht der an sich bekannte Wirbel ring, der hier ausgenutzt wird, um ein homogeneres Geschwindigkeitsprofil der Strömung in radialer Richtung zu bewirken. Eine stetige Veränderung der Durchtrittsfläche wird entweder durch einen kegelförmigen Übergang mit relativ großem Kegelwinkel oder durch kreisbogenförmige oder sonstwie geschwungene Anschlüsse erreicht.

Die sich verändernde Durchtrittsfläche 6 in Strömungsrichtung, also die Fläche, die sich erweitert, entspricht dem bisher bekannten Diffusor, d. h. sie bewirkt eine Rückge-

609848/0418

252141Θ

winnung des statischen Druckes aus dynamischem Druck. Sie ist allerdings im Gegensatz zum Stand der Technik dem Schalldämpfer 7 vorgeschaltet.

Der Schalldämpfer 7 weist somit einen größeren Innendurchmesser als der zylindrische Teil 5 des Gehäuseteils 4 auf, so daß er mit verminderter Strömungsgeschwindigkeit durchströmt wird, also ein besserer Impulsaustausch zu den schalldämpfenden Flächen möglich ist. Insgesamt kann der Schalldämpfer mit kürzerer Baulänge erstellt werden, um gleichgute Dämpfungswirkung zu erreichen im Vergleich zu einem mit höherer Geschwindigkeit durchströmtem Schalldämpfer gleicher Bauart. Der Schalldämpfer besitzt auf seiner Innenseite eine nach dem Prinzip des gedämpften Resonators arbeitende Längsdämpfungseinrichtung 8, die aus einzelnen Resonatorbausteinen 9 und einer dämpfenden Schicht 10 aus Steinwolle besteht. Die Schicht 10 aus Steinwolle wird nach innen von einem Lochblech 11 abgeschlossen. Die Resonatorbausteine 9 bestehen vorzugsweise aus geschäumtem Polystyrol und besitzen Kammern 12, die mit Ausnahme der Durchbrechungen 13 geschlossen ausgebildet und vorzugsweise auf der Außenseite mit einer Folie, einem Gehäusemantel od. dgl. abgedeckt sind. Der Aufbau solcher Resonatoren ist im einzelnen in dem DBP 1 196 877 beschrieben. Die Luft in den Kammern 12 bildet schwingfähige Massenelemente für den Impulsaustausch der Schalldämpfung. Der Raum hinter dem Motor ist vorzugsweise für eine Vervollkommnung des Schalldämpfers benutzt, so wie es in dem DBP 2 131 410 beschrieben ist, d. h. das Gehäuse trägtauf der Innenseite eine nach dem Resonatorprinzip arbeitende Längsdämpfungseinrichtung und zusätzlich im Innern axial hintereinander angeordnete Scheiben, von denen je zwei aufeinanderfolgende zwischen sich einen von innen oder aber außen zugänglichen Resonatorraum bilden, wobei sämtliche Resonatoren gedämpft und vorzugsweise die Scheiben mindestens auf einer Seite mit schall absorbierendem Material belegt sind.

609848/0418

252H16

In den Figuren 2 bis 9 sind verschiedene mögliche Bauarten des gedämpften Axial ventilators schematisch wiedergegeben, um die große Breite der Anwendbarkeit der Erfindung zu zeigen. Die aus Laufrad 2 und Motor 1 bestehende Einschubeinheit ist in Fig. 2 in Verbindung mit einem Gehäuse dargestellt, welches im wesentlichen aus dem Gehäuseteil 4 mit den beidseitig sich verändernden Durchtrittsflächen 6 und dem vorgeschalteten Schalldämpfer 7 besteht. Das Laufrad 2 ist hier allein angeordnet, d. h. ohne Leitrad.

Fig. 3 zeigt eine Bauart, bei der der Schalldämpfer 7 ebenfalls vorn angeordnet ist. Das Gehäuseteil 4 umschließt hier den Bereich zweier gegenläufig angeordneter Laufräder, wobei zwei Einschubeinheiten Verwendung finden und deren Motore 1 zum einen im Bereich des Schalldämpfers 7 und zum anderen in einem sich anschließenden Gehäuse 14 untergebracht sind.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen Bauarten, bei denen der Schalldämpfer 7 jeweils hinten angeordnet ist, also in Strömungsrichtung der Laufradpartie 3 folgt. Wie ersichtlich, sind sämtliche drei Bauarten, allein mit Laufrad, mit zusätzlichem Leitrad und mit zwei gegenläufig angeordneten Laufrädern, möglich.

Die beste schalldämpfende Wirkung wird selbstverständlich dann erreicht, wenn die Schalldämpfer 7 sowohl vorn als auch hinten angeordnet sind, wie dies die'Figuren 7 bis 9 zeigen. Es ist auch hier ersichtlich, daß die Schalldämpfer sehr nahe an die Schallquelle herangerückt sind, was dadurch möglich wird, daß das Gehäuseteil 4 eine möglichst geringe Baulänge aufweist. Auf diesem kurzen Wege ist es jedoch möglich, eine beträchtliche Rückgewinnung des statischen Druckes, die etwa 40 % beträgt, zu ermöglichen.

609848/0418

252H16

Bei allen Ausführungsformen ist es möglich, zusätzlich zu den dargestellten Schalldämpfern 7 noch einen nicht dargestellten inneren Kern anzuordnen, der ebenfalls mit Dämpfungseinrichtungen versehen ist. Dieser Kern wird zweckmäßig immer im Anschluß an den Motor 1 angeordnet, so daß auch dieser strömungsmäßig ungünstige Raum sinnvoll für Dämpfungszwecke genützt wird.

609848/0418

Claims

252H16

- 9 Patentansprüche:

1J Schall gedämpfter Axial ventilator mit einer von einem Gehäuse umschlossenen, aus "Laufrad allein", "Laufrad mit vor- oder nachgeschaltetem Leitrad" oder "Gegenläufer" gebildeten Ventilatoreinheit, dadurch gekennzeichnet, daß das die Ventilatoreinheit umschließende Gehäuse ein aus Resonatoren gebildeter Rohrschalldämpfer ist.
2. Schall gedämpfter Axial ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren gedämpft sind.
3. Schall gedämpfter Axial ventilator mit einer von einem Gehäuse umschlossenen, aus "Laufrad allein", "Laufrad mit vor- oder nachgeschaltetem Leitrad" oder "Gegenläufer" gebildeten Ventilatoreinheit, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den, die Gitter unmittelbar umschließenden Gehäuseteil ein weiteres Gehäusestück von sprunghaft vergrößerter lichter Weite anschließt.
4. Scha11 gedämpfter Axial ventilator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das insgesamt ummantelnde Gehäuse derart gegliedert ist, daß der strömungsaktive Teil des Axial ventilators von einem luftundurchlässigem Gehäusestück von etwa der Gesamtgitterlänge ummantelt ist, an welches sich mindestens ein erweitertes, vorzugsweise luftdurchlässig ausgebildetes Gehäusestück,mit einer ringförmig darum angeordneten Schall dämpfungseinrichtung anschließt.
5. Schall gedämpfter Axial ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der lichte Durchmesser des Gehäusestückes, welches sich an das den strömungsaktiven Teil des Ventilators ummantelnden Gehäuseteiles anschließt, um etwa 25 % größer ist.
6. Schal!gedämpfter Axial ventilator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Obergang vom luftundurchlässigen, die Ventilatoreinheit umschließenden Gehäusemantels zu dem sich

609848/0418

252H16 - ίο -

daran anschließenden Gehäuseteil in einen oder mehreren Stufensprüngen erfolgt, wobei das Verhältnis Stufenhöhe/Stufenlänge etwa 1 : 2 beträgt.
7. Axial ventilator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der übergang gekrümmt, insbesondere kreisförmig oder nach der Kontur der Bordadlise, ausgebildet ist.
8. Axial ventilator nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor bzw. die Antriebseinrichtung zumindest überwiegend im erweiterten Gehäuseteil angeordnet ist.
9. Axial ventilator nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das entweder luftdurchlässig oder luftundurchlässig ausgebildete erweiterte Gehäuseteil einen schalldämpfenden Kernteil aufweist, welcher unmittelbar auf den Antriebsmotor bzw. der Antriebseinrichtung folgend angeordnet ist.
10. Axial ventilator nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der im Durchmesser erweiterte Gehäuseteil auf der Innenseite eine nach dem Resonatorprinzip arbeitende Längsdämpfungseinrichtung und zusätzlich im Innern axial hintereinander angeordnete Scheiben trägt, auf denen je zwei aufeinanderfolgende, zwischen sich einen von innen oder aber außen zugänglichen Resonatorraum bilden, wobei sämtliche Resonatoren gedämpft und vorzugsweise die Scheiben mindestens auf einer Seite mit schall absorbierendem Material belegt sind.

609848/0418