DE2927147A1

DE2927147A1 - Radialgeblaese

Info

Publication number: DE2927147A1
Application number: DE19792927147
Authority: DE
Inventors: Hans Kohl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-07-05
Filing date: 1979-07-05
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DE2927147C2

Description

2927H7

PATENTANWÄLTE **

DiPL-ING-LUDEWIG dipl-phys. BUSE dipl-phys. M

5600 WUPPERTAL 2, den 27 Kennwort: "Gebläseoptimierung"

Hans Kohl, 5275 Bergneustadt 2, Heisterbachweg 29

Radialgebläse
(Zusatz zu P 27 05 260.4)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radialgebläse, dessen Gehäuse ein Laufrad mit radial um seinen zentralen Ansaugraum angeordneten Schaufeln, ferner eine mit diesem Ansaugraum ausgerichtete Einlaufdüse zur Gaszuführung auf der Saugseite und schließelich einen das Laufrad und die Einlaufdüse umgebenden Druckraum umfaßt, von dem ein die verdichteten Gase abführender Austrittsstutzen ausgeht.

Gegenstand des Hauptpatentes war eine weitestgehend verlustfrei arbeitende Regulierung der Fördermenge, wozu vorgeschlagen wurde, das Ende der Einlaufdüse in den Ansaugraum hineinragen zu lassen und so zwischen der Stirnwand des Laufrades und dem Ende der Einlaufdüse einen Durchlaßspalt für einen Gasringstrom zwischen dem Druckraum und dem Schaufelbereich des Laufrades zu schaffen, über dessen Veränderung die Regulierung der Fördermenge erreicht wird.

Bei der sich daran anschließenden Zusatzanmeldung P 27 05 260.4 ist in einer weiteren Ausbildung des Gegenstandes des Hauptpatentes zum Zwecke der Kennlinienstabilisierung das Ende der Einlaufdüse, die einen trichterförmigen Übergang mit Bogenprofil aufweist, um ein bestimmtes feststehendes Teilstück in den Ansaugraum des Laufrades hineingerichtet. Außerdem weist das Laufrad zu dem vorgenannten Zweck vor dem Durchlaßspält eine gegen die Strömungsrichtung aufgebogene Einlaßkante für den Gasringstrom au.f.

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Bei der vorliegenden Zusatzanmeldung geht es um eine weitere sinnvolle Ausbildung des Radialgebläses. Es wurde nämlich festgestellt, daß neben der Einstellbarkeit der Fördermenge und der Stabilisierung der Kennlinie des Gebläses noch andere Kriterien den Einsatz dieser Gebläse maßgeblich bestimmen. Dies betrifft neben der Auswahl eines Antriebsmotors, der der erforderlichen Gebläseleistung optimal angepaßt ist, vor allem den Wirkungsgrad des Gebläses. Es ist bekannt, daß zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades die Schweißnähte des Laufrades nachbearbeitet und die Kanten und Oberflächen der Luftkanäle geglättet werden müssen. Diese Maßnahmen sind aber sehr zeitaufwendig und verursachen erhöhte Herstellkosten.

Daraus ergibt sich die Aufgabe, eine Bauweise des Radialgebläses der eingangs genannten Art zu entwickeln, die eine kostengünstige Herstellung zuläßt und neben der Stabilisierung der Kennlinie insbesondere bei maximaler Fördermenge einen erhöhten Wirkungsgrad mit sich bringt.

Dies ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Bogen des Einlaufdüsen-Endes gegenüber einer durch seinen Mittelpunkt gehenden Vertikalebene einen Bogenwinkel größer/gleich 75° aufweist, das Einlaufdüsenende annähernd in der Stirnwandebene des Laufrades angeordnet ist und einen Außendurchmesser besitzt, der kleiner/gleich der lichten Weite der aufgebogenen Einlaßkante des Laufrades ausgebildet ist.

Durch diese Lösungsmaßnahmen ergibt sich nämlich auf einfachste Weise ein Ringspalt definierter Größe, der einen optimal gerichteten Gasringstrom nach sich zieht. Der Eintritt dieses

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.Gasringstromes in den Schaufelbereich des Laufrades erfolgt durch die Drehung des Laufrades bedingt, nahezu parallel zur Stirnwand des Laufrades mit minimaler Wirbelbildung. Dies geschieht, obwohl die Begrenzungsfläche des Ringspaltes an der aufgebogenen Einlaßkante des Laufrades im Bereich des engsten Querschnittes des Ringspaltes einen Eintrittswinkel des Gasringstromes von 45° bis 60° gegenüber der Laufradachse erwarten läßt. Es ergibt sich dabei, mit einem Laufrad aus der laufenden Serienproduktion ohne besondere Glättung oder Schweißnaht-Nachbehandlung eine Wirkungsgradsteigerung von über 10 Prozent gegenüber der früheren Bauweise. Mit einer sorgsamen Ausbildung des Laufrades, was aber sehr aufwendig ist, sind Wirkungsgrade von über 90 Prozent mit Sicherheit erreichbar. Durch diese Wirkungsgradsteigerungen können im Prinzip stets kleinere Antriebsmotoren verwendet werden.

Bemerkenswert ist außerdem, daß mit der neuen Bauweise dieser Art Radialgebläse eine Geräuschverminderung einherging, die bei einem •Laufrad aus der laufenden Produktion ohne besondere Glättung oder Schweißnaht-Nachbearbeitung 7 Prozent gegenüber der früheren Bauweise ausmachte.

Nach einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das Einlaufdüsen-Ende mit einer Zuschärfungsfase versehen, die im wesentlichen in radialer Richtung weist, wodurch wirkungsgradmindernde Wirbel in der Strömung vermieden werden. Offenbar ist die Zuschärfungsfase schlank genug, um keinen Strömungsabriß auszubilden, der sonst zu Turbulenzen führt.

Die Ausbildung der Zuschärfungsfase ist besonders einfach, da sie aus einer zur Laufradebene planparallelen Materialabtragung

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auf der dem Laufrad zugekehrten Seite der Einlaufdüse ausgebildet ist. Somit kann die Zuschärfung zügig maschinell nach dem Aufweitungsvorgung ohne Umspannen des Werkstückes ausgeführt werden.

Von besonderer Bedeutung ist, daß die Spitze der Zuschärfungsfase am Einlaufdüsenende in der von der Außenfläche der Laufradstirnwand bestimmten Ebene angeordnet ist. In dieser Anordnung ist ein Optimum erreicht zwischen der unvermeidbaren Größe des Ringspaltes und der Richtung des Gasringstromes sowie dem strömungsgünstig einlaufenden, neu angesaugten Gasstrom. Einerseits darf der Gesamtförderstrom durch den Gasringstrom und damit verbundener Wirbelbildung nicht beeinträchtigt werden, andererseits soll möglic. vi die gesamte Schaufelbreite dem neu angesaugten Förderstrom zur Verfügung stehen. Diese Anordnung ist fertigungstechnisch auch einfach zu erreichen, da der Außendurchmesser der Zuschärfungsfase der Einlaufdüse gerade noch durch die freie öffnung der aufgebogenen Einlaßkante am Laufrad hindurch paßt und nur geringfügig tief eingeschoben werden muß. In fertig montiertem Zustand sitzt die Zuschärfungsfase der Einlaufdüse außerdem in einem Bereich der aufgebogenen Einlaßkante des Laufrades, in dem eine Berührung mit dem Laufrad selbst bei Lagerungsspiel oder Resonanzschwingungen praktisch ausgeschlossen ist.'

Auf den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigen:

Fig.1 eine Gesamtansicht eines Radialgebläses,

Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig.1,

Fig. 3 einen vergrößerten halbseitigen Schnitt durch das Laufrad gemäß Fig.2.

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Figur 2 zeigt eine Einlaufdüse 20 in fertig ausgerichtetem Zustand an einem Laufrad 12, die beide von einem Gehäuse 11 druckdicht umgeben sind. Das Gehäuse umschließt einen Druckraum 18/ von dem aus ein Gasringstrom 28 in einen Schaufelbereich 17 des Laufrades 12 durch einen schmalen Durchlaßspalt 26 einströmt. Die neu angesaugte Gasmenge 27 ist mit drei Stromlinien angedeutet. Sie tritt durch den Ansaugraum 15 des Laufrades 12 hindurch in den Schaufelbereich 17 ein. Im Schaufelbereich ist der neu angesaugte Gastrom 27 mit dem Gasringstrom 28 vereinigt. Für den strömungsgünstigen Einlauf des Gasringstromes 28 hat die Stirnwand 25 des Laufrades 12 eine aufgebogene Einlaßkante 34, die auf einen bestimmten Innendurchmesser D gebracht ist.

Wie insbesondere aus Fig.3 ersichtlich ist, hat die Einlaufdüse 2 0 an ihrem dem Laufrad 12 zugewandten Ende einen trichterförmigen übergang 21 mit Bogenprofil. Dieses Bogenprofil schließt sich übergangslos an die Trichterform der Einlaßöffnung 16 der Düse an. Der Radius R des Bogenprofils ist gleich oder etwas größer als der zehnte Teil des engsten Querschnittes der Einlaufdüse 20 mit den Durchmesser d.

Der trichterförmige Übergang 21 hat ein speziell ausgebildetes Ende 22". Auf der eiern Laufrad zugekehrten Seite ist eine Materialabtragung vorgenommen, die planparallel zur Laufradebene liegt und eine Zuschärfungsfase 56 ergibt. Somit ist das äußerste Ende 22 der Einlaufdüse eine scharfe Kante. Dieses äußerste Ende 22 des trichterförmigen Überganges 21 schließt mit einer durch den Mittelpunkt des Biegeradiuses R verlaufenden Vertikalebene 57 einen Bogenwinkel 58 ein, der gleich oder größer 75° ist. Der sich am äußersten Ende 22 der Einlaufdüse ergebende Durchmesser D¹ ist. nur geringfügig kleiner als die lichte Weite D der aufgebogenen Einlaßkante 34 an der Laufradstirnwand 25. Damit läßt sich die Einlaufdüse 20 durch die Ansaugöffnung des Laufrades hindurch, einschieben.

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Das äußerste Ende 22 der Einlaufdüse sitzt an einer ganz bestimmten Stelle in der Ansaugöffnung des Laufrades 12. Der von der aufgebogenen Einlaßkante 34 der Stirnwand 25 mit diesem äußersten Ende 22 gebildete Durchlaßspalt 26 darf einerseits nicht sehr groß werden, da dadurch der Gasringstrom 28 unnötig vergrößert würde, andererseits darf die Eintrittsrichtung 59 des Gasringstromes 28 nicht zu flach in Axialrichtung liegen, da dadurch eine Wirbelbildung im Schaufelbereich 17 sich verstärken würde, Beiqe Tendenzen beeinflussen den Wirkungsgrad des Gebläses nachteilig und vergrößern die Geräuschbildung.

Ein Optimum dieser störenden Einflüsse ist erreicht, wenn die scharfe Kante 22 des Düsenendes in der Ebene der Außenfläche der Laufradstirnwand 25 angeordnet ist. Dabei ist berücksichtigt, daß bei einem dicken Stirnwandblech praktisch eine gering aufgebogene Einlaßkante 34 mit relativ großem Radius herstellbar ist, und bei einem dünnen Stirnwandblech eine etwas stärker aufgebogene Einlaßkante 34 mit etwas kleinerem Radius möglich ist. In beiden Fällen bestimmt der Bezug auf die Außenfläche der Laufradstirnwand 25 für die Positionierung der scharfen Kante 22 des Einlauf-Düsenendes die optimal erreichbaren Verhältnisse**.

Im übrigen sind im Bereich des Eintrittes des Ringstromes die Laufradschaufeln 17 etwas abgerundet, so daß das Laufrad bei normal üblichem Lagerspiel - axial wie radial - nicht an der scharfen Kante 22 des Düsenendes anschlägt oder streift.

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BAD

5600 WUPPERTAL 2, den 2 7 Kennwort: "Gebläseoptxmierung"

Bezugszeichenliste

11 Gehäuse

12 Laufrad

14 Welle

15 Ansaugraum von

16 Einlaßöffnung

17 Schaufelbereiph

18 Druckraum

2 0 Einlaufdüse

21 trichterförmiger Übergang

22 Düsenende

25 Stirnwand von

26 Durchlaßspalt

2 7 Ansaugstrom ,

2 8 Ringstrom

34 Einlaßkante von

5 6 Zuschärfungsfase

57 Vertikalebene

58 Bogenwinkel

59 Eintrittsrichtung von

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INSPECTED

Claims

dipping. LÜDEWIG DiPL.-PHYS.BUSE DiPL.-PHYS. MENTZEL

5600 WUPPERTAL 2, den Kennwort: "Gebläseoptimierung"

Ansprüche:

Radialgebläse zur Förderung^ von Gasen, dessen Gehäuse ein Laufrad mit radial um seinen zentralen Ansaugraum angeordneten Schaufeln, ferner eine mit diesem Ansaugraum ausgerichteten Einlaufdüse zur Gaszuführung auf der Saugseite und schließlich einen das Laufrad und die Einlaufdüse umgebenden Druckraum umfaßt, von dem ein die verdichteten Gase abführender Austrittsstutzen ausgeht, und daneben das Ende der Einlaufdüse einerseits in den Ansaugraum ragt und andererseits an der Stirnwand des Laufrades einen Durchlaßspalt für einen Gasringstrom zwischen dem Druckraum und dem Schaufelbereich des Laufrades freigibt, wobei nach Patent P ..'.. (Patentanmeldung P 27 05 260.4) das Ende der Einlaufdüse, die einen trichterförmigen Übergang mit Bogenprofil aufweist, um ein bestimmtes feststehendes Teilstück in den Ansaugraum des Laufrades hineinragt und das Laufrad vor dem Durchlaßspalt eine gegen die Strömungsrichtung aufgebogenen Einlaßkante für den Gasringstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bogen des trichterförmigen Übergangs (21) des Einlaufdüsen-Endes (22) gegenüber einer durch seinen Mittelpunkt verlaufenden Vertikalebene (57) einen Bogenwinkel (58) größer/gleich 75° aufweist, das Einlaufdüsen-Ende (22) annähernd in der Stirnwandebene angeordnet ist ui^d einen Außendurchmesser besitzt, der kleiner/gleich der lichten Weite der aufgebogenen Einlaßkante (34) der Laufrades (12) ausgebildet ist.

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2. Radialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaufdüsen-Ende (22) mit einer Zuschärfungsfase (56) versehen ist, die im wesentlichen in Radialrichtung weist.
3. Radialgebläse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschärfungsfase (56) aus einer zur Laufradebene planparallelen Materialabtragung auf der dem Laufrad (12) zugekehrten Seite der Einlaufdüse (20) ausgebildet ist.
4. Radialgebläse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze der Zuschärfungsfase (56) in der von der Außenfläche der Laufradstirnwand (25) bestimmten Ebene angeordnet ist.

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