DE2540580A1

DE2540580A1 - Radialventilator

Info

Publication number: DE2540580A1
Application number: DE19752540580
Authority: DE
Inventors: Siegfried Mueller
Original assignee: ABIG WERKE CARRY GROSS GmbH
Current assignee: ABIG WERKE CARRY GROSS GmbH
Priority date: 1975-09-11
Filing date: 1975-09-11
Publication date: 1977-03-17
Also published as: DE2540580C3; DE2540580B2

Description

DR. BERG DiPL.ING. STAPF

DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR 2540580 PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 8602 45

Anwaltsakte 26 330 11. September 1975

ABIG WERKE CARRY GROSS GmbH & Co.,KG
Überlingen / Deutschland

"Radialventilator"

Die Erfindung betrifft einen Radialventilator mit axial durchströmter Einlaßöffnung, Laufrad und den Laufradumfang umgebendem im wesentlichen in Umfangsrichtung durchströmtem Austrittsgehäuse, insbesondere ein derartiges Verbrennungsluftgebläse für öl- oder Gasbrenner.

Wenn auch der Radialventilator gemäß der Erfindung vorzugsweise ein solcher mit einem Schaufelaustrittswinkel des Laufrades von mindestens 90°, vorzugsweise mehr als VI/d - 2 -

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t (089) 98 82 72 8 München 80, Mauerkircherstraße 45 Banken: Bayerische Vereinsbanfc München 453100

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90° ist, so können bei der Erfindung auch andere Schaufelaustritt swinkel des Laufrades verwendet werden. Vorzugsweise ist bei dem Ventilator gemäß der Erfindung das Laufrad ein solches, bei welchem die Schaufelein- und -austrittskanten in konzentrischen Kreiszylinderflächen liegen. In derartigen Fällen besteht das Laufrad in der Regel aus einer Tragscheibe, von der die an ihren anderen Enden mittels eines Ringes verbundenen Schaufeln abragen, so daß der "topfförmige" Innenraum des Laufrades unmittelbar an die Einlaßöffnung oder -Düse anschließen kann. Ferner ist die Erfindung bevorzugt anwendbar bei Radialventilatoren, bei denen die radiale Erstreckung der Laufradschaufeln nur einen Bruchteil des Laufradradius beträgt, z.B. 10 bis 20 % desselben.

Das Austrittsgehäuse muß bei dem Ventilator gemäß der Erfindung kein Spiralgehäuse sein. So kann es z.B. über dem ganzen Umfang einen Auslaßkanal konstanten Querschnitts haben. Bevorzugt ist das Austrittsgehäuse jedoch ein Spiralgehäuse.

Die Vorteile der Erfindung zeigen sich besonders bei Ventilatoren oder Gebläsen mit einem Austrittsspiralgehäuse, dessen Zungenkante in strömungstechnisch erheblichem Abstand vom Laufradumfang, also von der von den Schaufelaus-

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trittskanten des Laufrades bestrichenen Rotationsfläche verläuft.

Die Einlaufdüse ist beim Radialventilator gemäß der Erfindung vorzugsweise von dem nach innen eingezogenen Rand der seitlich im Gehäuse sitzenden Einströmöffnung gebildet. Dem Grunde nach kann sie jedoch auch beispielsweise von einer einfachen Einlaßöffnung in der in diesem Bereich ebenen Oberfläche des Austrittsgehäuse gebildet sein. Die Einlaufdüse ist vorzugsweise zentrisch zur Laufradachse, muß dies jedoch nicht sein, da die exzentrische Anordnung zur Laufradachse ebenfalls häufig verwendet wird.

Bei derartigen RadialVentilatoren, insbesondere bei derartigen Verbrennungsluftgebläsen für die oben angegebenen Zwecke ist es im Hinblick auf den Gestehungsaufwand wesentlich, mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen ein Maximum an Förderleistung (Produkt aus Förderhöhe und Durchsatz pro Zeiteinheit) zu erzielen. Die Wege hierzu sind beschränkt. Strömungstechnisch optimal ausgebildete Ventilatoren lassen sich nur mit einem nicht tragbaren Gestehungsaufwand erreichen. Verschiedene relativ einfache Maßnahmen zur Erhöhung der Förderleistung eines in seinen wesentlichen Abmessungen vorgegebenen Radialventilators mit Spiralaustrittsgehäuse, wie z.B. die Schaffung einer zh-

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sätzlichen Ansaugöffnung am Anfang des Spiralkanals, führen zu erheblichen Geräuschentwicklungen. Das gleiche gilt für Spiralgehäuse mit nahe am Laufradumfang liegender Zungenkante.

Von besonderer Bedeutung ist eine große Förderhöhe des Radialventilators bei Verbrennungsluftgebläsen für öl- und Gasbrenner, da bei diesen der vom Ventilator im Bereich der die Brennstoffdüse umgebenden Stauscheibe erzeugte bzw. erzeugbare Staudruck ausreichen muß, um Flammen- bzw. Rauchgasrückschläge und auch Schwingungen der Flamme zu verhindern, die durch die Trägheit der Luft- und Gassäule im Brennraum und Kamin verursacht wird.

Die Erfindung erlaubt es, bei einem vorgegebenen Radialventilator der eingangs umrissenen Art die Pressung oder Förderhöhe des Ventilators bei vorgegebener Fördermenge desselben wesentlich zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Laufradbeschaufelung einströmseitig im Bereich des Übergangs vom Anfang des Austrittsgehäuses in das Ende desselben also bei Spiralgehäusen im Bereich der Zungenkante - mittels eines feststehenden Abdeckgliedes abgedeckt ist. Die Abdeckung muß nicht vollständig sein, wie dies später erläutert wird.

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Der Erfinder hat gefunden, daß infolge des Aufbaus eines in Umfangsrichtung steigenden Druckes im in Umfangsrichtung durchströmten Auslaßgehäuse dieser erhöhte Druck ausserhalb des Laufrades insbesondere bei Schaufeln von nur geringer Erstreckung in Durchströmungsrichtung erheblich störende Rückwirkungen auf das Einströmen der Luft in das Laufrad hat. Diese Störungen treten in erster Linie da auf, wo der Druck im Gehäuse am höchsten ist, also im Bereich vor dem übergang vom Ende des Austrittsgehäuses in dem Anfang desselben und auch ein Stück danach. Diese Störungen behindern oder verhindern nicht nur den Eintritt der Luft in dem genannten Bereich in die Beschaufelung; die von ihnen erzeugten Wirbel und Turbulenzen behindern auch den Lufteintritt in den übrigen Bereichen des Laufrades erheblich.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Abdeckglied führt zu einer erheblichen Steigerung der Förderhöhe und mildert oder beseitigt diese negative Beeinflussung der Luftströmung im tatsächlich ansaugenden Bereich des Laufrades.

Wenn es auch möglich ist, das Abdeckglied erst im Abstand von der Einlaufdüse anfangen zu lassen, so wird es jedoch aus konstruktiven Gründen und der besseren Wirkung wegen bevorzugt, daß das Abdeckglied von, der Einlaufdüse oder -Kante her in den Raum ragt, der von der durch die Ein-

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trittskanten des Schaufelrades bestrichenen Rotaionsfläche umschlossen ist. Auf diese Weise wirkt das Abdeckglied besser als Leitfläche für die einströmende Luft.

Das Abdeckglied kann zwar mehr oder weniger als Parallelfläche zur Rotationsachse des Laufrades ausgeführt sein. Besser wird jedoch die Leistungsaufbesserung durch die Erfindung, wenn das Abdeckglied derart schräg in den Innenraum des Laufrades hinein geneigt verläuft, daß der der Eintrittsdüse abliegende Rand des Abdeckgliedes nahe ah der Rotorachse bzw. jenseits der Rotorachse liegt, und zwar vorzugsweise in der tragscheibenseitigen Hälfte des genannten Innenraumes.

Der Bereich, in dem das Abdeckglied gegen die Rotorachse geneigt sein kann, ist relativ groß. Gute Verbesserungen der Förderhöhe oder Pressung ergeben sich bereits, wenn der Abstand des Abdeckgliedes in seiner Mitte von der durch die Schaufeleintrittskanten bestrichenen Rotationsfläche bis zum freien Rand des Abdeckgliedes hin auf nur 15 % des Durchmessers dieser Rotationsfläche anwächst, und selbst dann noch, wenn der freie Rand des Abdeckgliedes in dessen Mitte bis zum gegenüberliegenden Teil der Rotationsfläche ragt. Sehr gute Ergebnisse werden erzielt, wenn der Abstand des freien Randes zwischen 25 und 90 %_t noch besser,

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wenn er zwischen 30 und 85 % liegt.

Das Abdeckglied erstreckt sich hierbei also gewissermaßen als schräge Fläche vom oberen Rand des Innenraumes des Laufrades bis vorzugsweise in die tragscheibenseitige Hälfte dieses Innenraumes, der auf diese Weise in zwei Teile geteilt wird, einen zur Einströmöffnung offenen Einströmraum und einen nicht genutzten Raum.

überraschenderweise wird bereits bei relativ geringen Abmessungen des Abdeckgliedes, wie z.B. einer Breite von dem halben Laufradinnendurchmesser und einer Erstnsckung bis knapp zur Laufradmitte eine erhebliche Steigerung der Förderhöhe erzielt. Bevorzugt wird jedoch in der Regel eine relativ große Erstreckung des Abdeckgliedes, so daß dieses den Großteil der Laufradtragscheibe in Axialrichtung gesehen abdeckt.

Das Abdeckglied ist vorteilhaft ein Flächengebilde, wie z.B. ein Stück Blech, was z.B. bei nachträglicher Anbringung vorteilhaft ist. Es kann auch äußerlich ein Vollkörper sein, dessen eine Fläche sich schräg durch den Innenraum des Laufrades erstreckt, während seine anderen Flächen parallel zur Tragscheibe und der von den Schaufeleintrittskanten bestrichenen Rotationsfläche verlaufen.

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Wenn auch die der Einlaßöffnung zugekehrte Oberfläche der Tragscheibe z.B. rotationssymmetrisch in bezug auf die Laufradachse ausgebildet sein kann, so wird jedoch wegen der stärkeren Anhebung der Druckhöhe eine Ausbildung des Abdeckgliedes bevorzugt, bei der diese Oberfläche eben oder längs einer Zylinderfläche gewölbt ist, deren Erzeugende quer_? vorzugsweise senkrecht zur Laufradachse verläuft.

In der Regel ist das Abdeckglied vorteilhaft so angeordnet, daß seine Mitte in der Axialebene des Laufrades durch die Zungenkante des Gehäuses liegt. In vielen Fällen läßt sich jedoch durch eine geringe Verschiebung in Umfangsrichtung noch eine Verbesserung erreichen, da die genauen Strömungsverhältnisse bei jedem Gebläse anders sind.

Für das Abdeckglied hat sich eine schräg durch den Laufradinnenraum ragende ebene Ausbildung in Form eines Bleches am besten bewährt. Dabei hat sich die einfache Rechteckform mit gegebenenfalls abgerundeten Kanten als für bereits optimale Ergebnisse ausreichend gezeigt. Die Breite des Abdeckgliedes beträgt vorzugsweise wenigstens 60 % des Durchmessers der Einlauf düse. Noch besser, wenigstens 80 35. In der Praxis hat sich eine Breite des Abdeckgliedes zwischen 80 und 100 % des Durchmessers der Einlaufdüse am günstigsten erwiesen. Je mehr man von diesem optimalen Bereich

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nach unten abweicht, umso mehr sinkt auch der durch die Erfindung erzielbare LeistungsZuwachs ab. Hauptsächlich ist es die Förderhöhe, die dann absinkt.

Das Abdeckglied kann maximal so weit Über die axiale Erstrekkung der Eintrittsfläche der Laufradbeschaufelung, also in den Innenraum des Laufrades hineinreichen, wie es der mechanische Spalt zwischen dem Abdeckglied und der Laufradtragscheibe zuläßt. Bevorzugt erstreckt sich das Abdeckglied über wenigstens 30 % der genannten axialen Erstreckung. Bevorzugt erstreckt sich das Abdeckglied über 60 bis 90 % der axialen Erstreckung der Eintrittsfläche der Laufradbeschaufelung.

Die Lage des Abdeckgliedes über dem Umfang ist von wesentlichem Einfluß auf die Leistungsverbesserung durch die Erfindung.

Bei einer Einteilung der Einströmdüse mit Blick auf dieselbe beginnend an der engsten Stelle des Spiralgehäuses mit 0° und zunehmend im Sinne der Spiralenerweiterung sehend zeigt sich folgendes Bild:

Bevorzugt erstreckt sich die Breite des Abdeckgliedes über den Winkelbereich zwischen 280° und 60°; besser zwischen 300° und 45°. Die besten Werte bringt das Abdeckglied zwischen 330° und 30°.

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Nachfolgend ist die Erfindung in Form von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Pig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Ventilator gemäß der Erfindung in der Ebene I - I aus Fig. 2, also in einer Normalebene zur Laufradachse.

Fig. 2 zeigt schematisch den Schnitt II - II aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine geringfügig andere Ausführungsform eines Ventilators nach der Erfindung von der Einlaufseite her gesehen.

Fig. 4 zeigt den Verlauf der Förderhöhe über der Fördermenge bei einem Ventilator ohne erfindungsgemäßes Abdeckglied und beim gleichen Ventilator mit einem solchen Abdeckglied.

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Ventilator besitzt ein Auslaßspiralgehäuse 1, dessen Zungenkante 2 im Abstand vom Umfang des Laufrades 3 liegt, welches im wesentlichen aus einer ebenen Tragscheibe 4, den sich axial erstreckenden, wie aus Fig. 1 ersichtlich nach vorn gekrümmten Schaufeln 5 und einem Deckring 6 besteht.

Der Läufer 3 ist in der Fig. 2 unteren Abdeckplatte 7 des

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vorzugsweise als Spritzgußteil hergestellten Gehäuses 1 gelagert, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Einlau'fdüse 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch gebildet, daß der Rand der Eintrittsöffnung in der in Fig. 2 oberen Seitenplatte des Spiralaustrittsgehäuses 1 nach innen bis etwa zum entsprechenden Rand des Laufrades eingezogen ist. Die Drehrichtung des Laufrades, die sich aus der Richtung des Spiralauslasses in Fig. 1 ergibt, ist dort auch noch durch einen Pfeil auf der Laufradtragscheibe 4 angedeutet. Soweit bisher beschrieben, ist die Ventilatorkonstruktion bekannt und auch bei Verbrennungsluftgebläsen, insbesondere für Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe üblich.

Erfindungsgemäß ist nun am Anfang der Spirale, also mit ihrer Mitte in oder kurz vor der Axialebene des Laufrades durch die Zungenkante 2 (diese Ebene ist in Fig. 1 mit 11 bezeichnet) ein Abdeckglied 10 vorgesehen, welches in diesem Beispiel aus einer einfachen zu einem Winkel gebogenen Blechplatte besteht, die im gezeigten Beispiel in der aus Fig. 1 und 2 ersichtlichen Weise am Auslaßgehäuse angebracht ist. Die Befestigung kann in irgendeiner geeigneten Weise, beispielsweise durch Schrauben oder Nieten erfolgen. Man erkennt aus Fig. 2, daß das Abdeckglied 10 in dieser Figur schräg nach unten verläuft und etwa drei Fünf-

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tel der Axialerstreckung des Laufrades in dieses hineinragt. Wird das Abdeckglied angegossen, so kann es auch am an den laufradseitigen Rand der Einlaßdüse 8 anschließen. Auch bei einer Blechkonstruktion ist ein derartiges Ansetzen möglich, aber aufwendiger.

Es wird durch ein derartig einfaches Zusatzelement die Leistung des Gebläses, also das Produkt aus Förderhöhe und Fördermenge wesentlich erhöht, wie dies aus Fig. M mit einem Blick zu erkennen ist.

In Fig. 1 ist der obahalb der Zeichenebene liegende Teil des Abdeckgliedes 10 strichpunktiert angedeutet.

Bei der Konstruktion nach Fig. 3 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie bei Fig. 1. Man erkennt hier das Spiralauslaßgehäuse 1 und die Tragscheibe 4 des Läufers. Im Gegensatz zur Konstruktion nach Fig. 1 und 2 ist hier das Abdeckglied 20 größer und von der Beschauerseite her gesehen konvex gekrümmt.

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Claims

Ansprüche :

(, l.J Radialventilator mit axial durchströmter Einlauf öffnung, Laufrad und den Laufradumfang umgebendem im wesentlichen in Umfangsrichtung durchströmtem Äustrittsgehäuse, insbesondere Verbrennungsluftgebläse für öl- oder Gasbrenner, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufradbeschaufelung einströmseitig im Bereich des Übergangs vom Anfang des Austrittsgehäuses in das Ende desselben mittels eines feststehenden Abdeckgliedes abgedeckt ist.
2. Radialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckglied vom Rand der Einlauföffnung her in den von der von den Schaufeleintrittskanten des Laufrades überstrichenen Rotationsfläche umschlossenen Raum ragt.
3. Radialventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckglied schräg in den genannten Raum hineinragt .
4. Radialventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckglied nahe der der Einlauföffnung abgekehrten Tragscheibe des Laufrades endet.
5. Radialventilator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß das Abdeckglied im Axialschnitt in bezug auf das Laufrad gesehen jenseits der Laufradachse endet.
6. Radialventilator nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckglied nahe dem seinem Ansatz an die Einlauföffnung gegenüberliegenden Teil der Rotationsfläche endet.
7. Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Abdeckgliedes wenigstens 60 % des Durchmessers der Einlaufdüse beträgt.
8. Radialventilator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Abdeckglied in Axialrichtung des Laufrades gesehen wenigstens angenähert über den ganzen Querschnitt des Einströmraumes erstreckt.
9. Radial ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß seine der Einlauföffnung zugekehrte oder innere Oberfläche gerade oder längs einer Zylinderfläche mit quer zur Laufradachse verlaufenden Erzeugenden verläuft.
10. Radialventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte des Abdeckgliedes ungefähr in der Axialebene durch die Zungenkante des Spi-

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ralgehäuses liegt.

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