DE3326592C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitschaufel für die Umlenkung einer Fluidströmung um eine in die Fluidströmung ragende, geradlinige Kante, sowie auf eine Anordnung von Leitschaufeln dieser Art an einer Öffnung.

Leitschaufeln werden in bekannter Weise bei Kanalströmungen verwendet, die um eine Ecke herum geführt werden müssen, bei welchen die Strömung sonst abreißen würde. Ein solcher Strömungsabriß führt im Anschluß an die Ecke zur Ausbildung von sogenannten Totwasserräumen, die den wirksamen Strömungsquerschnitt in der Regel auf etwa 2/3 seiner ursprünglichen Größe einschränken. Die Leitschaufeln ermöglichen es in derartigen Fällen, ein Anliegen der Strömung herzustellen. Es ist jedoch konstruktiv immer sehr aufwendig, derartige Leitschaufeln im Strömungskanal an der jeweils vorgesehenen Stelle desselben zu befestigen, zumal die auf die Leitschaufeln einwirkenden Strömungskräfte häufig erheblich sind.

Zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes ist es bei beweglichen Gegenständen nach dem Gebrauchsmuster DE 82 02 119 U 1 bekannt, frei umströmbare Leitflügel, die aus Innen- und Außenschalen bestehen, auf ihrer zum Gegenstand gerichteten Konkavseite schwächer zu krümmen als auf der nach außen gerichteten Konvexseite. Die beiden Schalen, die den genannten Seiten entsprechen, sind am Einlauf sowie am Auslauf nach Art von Tragflügeln miteinander verbunden. Derartige Leitschaufeln finden beispielsweise bei Kraftfahrzeugen Anwendung, bei denen es darauf ankommt, bei hoher Geschwindigkeit eine nach unten gerichtete Kraft zu erzeugen, die zu einer verbesserten Straßenhaftung führt.

Die Befestigungsmittel liegen hierbei im Strömungsbereich und verursachen einen erheblichen Mehraufwand.

Weiterhin kennt man nach der CH-PS 4 69 202 zur Verbesserung des Wirkungsgrades von stark erweiterten Diffusoren die Verwendung von Leitschaufeln, die in dem Diffusor derart angebracht sind, daß sie die Strömung an die Wandung des Diffusors drücken, so daß eine Ablösung der Grenzschicht bei der starken Erweiterung des Diffusors nicht eintreten kann. Die Anordnung der Leitschaufeln besteht hierbei also in einem Strömungsabschnitt, dessen Wandungen trotz ihrer Differgenz keine Kanten aufweisen. Weiterhin ist die Anordnung dabei in Krümmungsstücken vorgesehen, wobei die Lage gleichfalls derart ist, daß in der gekrümmten Wandung einem Abriß der Strömung entgegengewirkt wird.

Weiterhin ist es nach der DD-PS 15 94 46 bekannt, zur Umströmung von Einbauten, wie z. B. Lagerstützrippen, Vorflügel zu verwenden. Letztere lassen sich zwar ihrerseits strömungsgünstig gestalten, jedoch lediglich für eine bestimmte Anströmrichtung. Um diese im Sinne einer axialen Abströmung zu optimieren, werden die Einbauten beidseitig mit Deckvorschlägen ausgeführt, so daß Strömungsablösungen an den Lagerstützrippen unterbleiben.

Für die besonders schwierigen Strömungsverhältnisse, die sich dann ergeben, wenn eine Kante umströmt wird, sind die bekannten Leitschaufeln und Flügel jedoch, und zwar nicht zuletzt wegen der unbegünstigten Befestigungsweise, strömungstechnisch noch nicht voll befriedigend. Gleichfalls leisten sie keinen Beitrag zur Herabsetzung des Lärms, den die Strömung der Fluide in der Nähe von Strömungsablösungen verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Leitschaufel der eingangs genannten Art sowie eine Anordnung solcher Leitschaufeln, insbesondere an der Öffnung eines Lufteintritts eines Entlüftungsschachtes zu schaffen, wobei der Aufwand für deren Befestigung sehr gering sein soll, vor allem soll erreicht werden, daß von den Befestigungsmitteln kein einschränkender Einfluß auf den wirksamen Strömungsquerschnitt ausgeht. Ergänzend soll die neue Leitschaufel in der Lage sein, im Umlenkungsbereich oft auftretende, erhebliche Strömungsgeräusche wirkungsvoll zu dämpfen.

Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung durch die im Patentanspruch 1 bzw. im Patentanspruch 6 genannten Merkmale. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind den Patentansprüchen 2 bis 5 sowie 7 und 8 entnehmbar.

Die statisch zuverlässige Fixierung der Leitschaufel, insbesondere innerhalb einer Öffnung, wird somit in einer besonders einfachen, aber auch besonders zuverlässigen Weise gelöst. Die Montagestange bildet infolge ihrer Befestigung an beiden Schalen mit letzteren, die untereinander gleichfalls in fester Verbindung miteinander stehen, eine geschlossene Konstruktion aus, die innerhalb der Öffnung vollständig festliegt. Daneben ist die doppelschalige Ausbildung der neuen Leitschaufel strömungstechnisch von beträchtlichem Vorteil, weil sich grundsätzlich Strömungsstörungen jeglicher Art durch entsprechende Gestaltung des durch die Schalen begrenzten Leitschaufelquerschnittes vermeiden lassen. Vor allem wird durch die vorgeschlagene geometrische Anordnung der jeweils gekrümmten Schalen sichergestellt, daß die Strömung hinter der Öffnungskante an der Wand des Schachtes anliegt.

Die Verbindung der Schalen untereinander ist bei einem im wesentlichen gleichbleibenden Abstand der Schalen voneinander strömungstechnisch dann besonders vorteilhaft, wenn sie am Strömungseintritt in gerundeter Form erfolgt. Dadurch wird bereits vor Eintritt der Strömung in die Öffnung eine Strömungsbeunruhigung vermieden. Die gewünschte, geschlossene Konstruktion wird dann dadurch erreicht, daß die beiden Schalen an ihrem strömungsabwärts liegenden Ende von der Montagestange durchsetzt sind.

Der Raum zwischen den beiden Schalen läßt sich zweckmäßig mit schallabsorbierendem bzw. schallisolierendem Material ausfüllen. Als solches sind sowohl Zellenkonstruktionen als auch Mineralfaser-Füllungen geeignet.

Die schallabsorbierende Wirkung wird noch dadurch begünstigt, daß eine der beiden Schalen aus einem gelochten Blech besteht.

Eine weitere strömungstechnische sowie statische Verbesserung der Leitschaufel tritt ein, wenn eine der beiden Schalen aus einem Trapezprofilblech besteht, welches in Längsrichtung seiner Profilierung entsprechend der Krümmung der Schalen gekrümmt ist. Eine derartige Profilierung gibt der Schalenkonstruktion eine besondere Festigkeit und ermöglicht darüber hinaus eine sehr straffe Führung der einströmenden Luft.

Die bei einer Eintrittsöffnung in einen Lüftungsschacht in der Regel rechteckige Ausführung ermöglicht es, erfindungsgemäß eine Anordnung von Leitschaufeln zu treffen, bei welcher der Abstand der Leitschaufeln voneinander 80% des Abstandes der sich parallel gegenüberliegenden Kanten der Öffnung beträgt, wobei die Leitschaufeln symmetrisch in der Öffnung angeordnet sind und die Montagestangen sich zwischen den Kanten erstrecken.

Vorteilhaft haben dabei die Schalen jeder Leitschaufel einen Krümmungshalbmesser von etwa 40% des Abstandes der Kanten voneinander. Zu über 50% ihrer Erstreckung liegen sie in der Strömungsrichtung außerhalb der Öffnung. Auf diese Weise wird zwar ein Drehmoment auf die Verbindung der Schalen um die Montagestange herum ausgeübt, jedoch verhindert die Befestigung beider Schalen an der Montagestange Abweichungen von der vorgesehenen Lage. Hierzu sowie zur turbulenzfreien Einleitung der Strömung in die Eintrittsöffnung trägt bei, daß die Leitschaufeln bei unter jeweils 7° von der Strömungsrichtung weg divergierenden Schachtwänden parallel zur Strömungsrichtung weisende, strömungsabwärtige Endabschnitte besitzen.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch den unteren Teil eines Entlüftungsschachtes mit den erfindungsgemäßen Leitschaufeln und

Fig. 2 A bis D unterschiedliche Schalen der Leitschaufeln.

Fig. 1 zeigt den unteren Teil eines Entlüftungsschachtes, wie er bei einem Dachentlüfter Verwendung findet. Man erkennt eine Öffnung 6, die von den abgerundet ausgebildeten Kanten 4 begrenzt ist. Die Öffnung 6 ist in Richtung der Pfeile 5 vn der abzuführenden Luftströmung durchsetzt. Symmetrisch zur Strömungsmitte 7 liegen die beiden Leitschaufeln 10, die mittels der Montagestange 8 gehalten sind. Letztere erstreckt sich senkrecht zur Strömung zwischen den divergierend ausgebildeten Schachtwänden 15, an denen sie befestigt ist. Die Leitschaufeln 10 sind ihrerseits über ihre beiden Schalen mit der Montagestange 8 an ihren strömungsabwärts gelegenen Endabschnitten starr verbunden. Die am Strömungseinschnitt gelegenen Enden der Leitschaufeln weisen Verbindungen ihrer Schalen in gerundeter Form 9 auf. Für jede der Leitschaufeln besteht ein Krümmungsmittelpunkt 16 außerhalb des Strömungsquerschnittes, um welchen sie mit dem Krümmungshalbmesser 14 gebogen sind. Letzterer beträgt etwa 40% des Abstandes, den die Kanten 4 voneinander haben. Dieser Kantenabstand ist in Fig. 1 mit 1,00 benannt. Hierauf sind die übrigen in Fig. 1 eingetragenen Maße bezogen. So besteht zwischen den beiden Leitschaufeln 10 ein Abstand von 0,8, wobei sie in Strömungsrichtung eine Strecke von 0,28 aufweisen, von der 0,11 innerhalb der Öffnung 6 und 0,17 außerhalb der Öffnung liegen. Die Schachtwände 15 divergieren mit einem Winkel von 7° zur Strömungsrichtung 5 und haben eine Höhe von 0,3 des Kantenabstandes. An den Schacht schließt sich ein stärker divergierender Abschnitt an, der mit 38° gegenüber der Horizontalen ansteigt.

Die Schalen haben nach Fig. 2A beidseitig perforierte Bleche 1, zwischen den schallisolierendes Material 2 angeordnet ist. Nach Fig. 2B können die Schalen auch beidseitig aus glattem Blech 3 bestehen. Fig. 2C zeigt auf der Außenseite einer Leitschaufel ein Trapezprofilblech 13, wobei zu beachten ist, daß es sich um eine Draufsicht handelt. Das Innenblech ist in diesem Fall perforiert. Fig. 2D zeigt demgegenüber die Anordnung des Trapezprofilbleches 11 auf der Innenseite, wohingegen das Außenblech 13 eine Perforation aufweist.

Claims (8)

1. Leitschaufel für die Umlenkung einer Fluidströmung um eine in die Fluidströmung ragende geradlinige Kante dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufel (10) aus zwei starr miteinander verbundenen und zueinander beabstandeten Schalen (1; 3; 11, 13) besteht, welche bezüglich der zu umströmenden Kante (4) mit Abstand zu dieser derart befestigbar sind, daß sie stromabwärts zur Strömungsrichtung (5) hin konvergieren und stromaufwärts vor der zu umströmenden Kante (4) von der Strömungsrichtung (5) weg divergieren, und daß beide Schalen (1; 3; 11, 13) zu deren Befestigung von einer gemeinsamen Montagestange (8) durchsetzt sind, die sich von der zu umströmenden Kante (4) aus etwa senkrecht zur Strömungsrichtung (5) erstreckt.

2. Leitschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (1; 3; 11, 13) mit etwa gleichbleibendem Abstand voneinander angeordnet sind und eine Verbindung untereinander am Strömungseintritt in gerundeter Form (9) aufweisen, während sie von der Montagestange (8) am strömungsabwärts liegenden Ende durchsetzt sind.

3. Leitschaufel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen den zueinander beabstandeten Schalen (1; 3; 11, 13) mit einem schallisolierenden Material (2) ausgefüllt ist.

4. Leitschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Schalen (1; 11, 13) aus gelochtem Blech (1; 13) besteht.

5. Leitschaufel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Schalen (11, 13) ein Trapezprofilblech (11) ist, das in Längsrichtung seiner Profilierung gekrümmt ist.

6. Anordnung von Leitschaufeln nach einem der Ansprüche 1 bis 5 an einer Öffnung, insbesondere einer Eintrittsöffnung für einen Entlüftungsschacht, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Leitschaufeln (10) 80% des Abstandes der sich parallel gegenüberliegenden Kanten (4) der Öffnung (6) beträgt, wobei die Leitschaufeln symmetrisch in der Öffnung (6) angeordnet sind und die Montagestangen (8) sich zwischen den Kanten (4) erstrecken.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (1; 3; 11, 13) jeder Leitschaufel (10) einen Krümmungshalbmesser (14) von etwa 40% des Abstandes der Kanten (4) aufweisen und zu über 50% ihrer Erstreckung in Strömungsrichtung außerhalb der Öffnung (6) liegen.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (10) bei unter jeweils 7 Grad von der Strömungsrichtung weg divergierenden Schachtwänden (15) parallel zur Strömungsrichtung (5) weisende, strömungsabwärtige Endabschnitte besitzen.