DE3814721A1 - Radialluefter mit integriertem schmutzabscheider - Google Patents
Radialluefter mit integriertem schmutzabscheiderInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Radiallüfter, der koaxial
in einem zylindrischen Luftführungsgehäuse angeordnet ist, mit
axialer Zuströmung und im wesentlichen axialer Abströmung durch
einen Ringraum zwischen Radiallüfterrad und Gehäusewand. Die
Erfindung nimmt dabei Bezug auf einen Stand der Technik, wie er
sich beispielsweise aus dem Sonderdruck der Zeitschrift "Elek
trische Bahnen" 7/1987, "Die elektrischen Lokomotiven RE 414
der BT und der SZU mit Drehstromtechnik" (Druckschrift Nr. CH-
VT 1 37 187D der Anmelderin), S. 7, Bild 10, ergibt.
Moderne elektrische Triebfahrzeuge erfordern große Kühlluft
mengen zur Kühlung der auf dem Triebfahrzeug installierten
elektrischen und elektronischen Apparate und zur Kühlung der
Fahrmotoren. Diese Kühlluft wird über Lüftungsgitter oder Ja
lousien mittels Axial- oder Radialventilatoren angesaugt. Nach
Durchströmen der verschiedenen Kühler bzw. der Fahrmotoren
tritt die erwärmte Luft wieder ins Freie aus.
Die Ansaugwege müssen so ausgebildet sein, daß mitgerissener
Staub, Schnee und Regen zum großen Teil vor den zu kühlenden
Komponenten abgeschieden werden. Bisher gebräuchliche Abschei
der erfordern entweder große Ansaugflächen (z. B. Gitter mit
Mattenfiltern) und periodische Wartung oder aber beträchtliche
Einbauvolumen (z. B. Beschleunigungsfilter) mit Installation
zusätzlicher Spüleinrichtungen.
Mit speziell aufgebauten Lüftungsgittern, wie sie beispiels
weise im Buch von Sachs "Elektrische Triebfahrzeuge", 2. Auf
lage, Band 1, Springer Verlag, Wien/New York 1973, S. 721-728,
beschrieben sind, lassen sich die heutigen Anforderungen in be
stimmten Fällen nicht mehr erfüllen.
Ein Weg zur Erhöhung des Abscheidungswirkungsrades ist in der
AT-PS 3 75 843 beschrieben. Aus dieser Druckschrift ist ein
Fliehkraftabscheider zur Abscheidung von Staub, Schnee und
Wassertropfen aus der Kühlluft für eine elektrische Maschine
bekannt, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse, einem Luft
stromführungskörper und einem im Querschnitt kreisringförmigen
am zylindrischen Gehäuse befestigten Auffangbehälter für Staub,
Schnee und Wassertropfen. In dem zylindrischen Gehäuse ist ein
axiales Gegenstromgebläse, bestehend aus zwei gegeneinander ro
tierenden Lüftern; an der Luftaustrittsseite des Gegenstromge
bläses ist ein axialer Luftstromführungskörper vorgesehen, wel
cher einerseits bei der Luftaustrittsseite des Gegenstromge
bläses radial dreidimensional gekrümmte Leitschaufeln aufweist,
die im zylindrischen Gehäuse befestigt sind und den Luftstrom
spiralförmig um den Luftstromführungskörper ablenken und an
dererseits an seinem Ende radial dreidimensional entgegenge
setzt gekrümmte Leitschaufeln aufweist, die innen an dem zylin
drischen Auffangbehälter befestigt sind, der mit dem zylindri
schen Gehäuse verbunden ist und eine kreisringförmige Öffnung
in Richtung des Gegenstromgebläses aufweist.
Der Auffangbehälter ist schneckenförmig ausgebildet und besitzt
eine düsenförmige Auslaßöffnung, wobei die Schnecke in Rich
tung dieser Auslaßöffnung fallend ausgebildet ist.
Abgesehen von der recht aufwendigen Bauart einer derartigen
Kombination ist die Geräuschbildung durch die dabei verwendeten
Axiallüfter bei der notwendigen hohen Drehzahl erheblich bzw.
störend.
Ausgehend vom Bekannten liegt der Erfindung die Aufgabe zu
grunde, einen Radiallüfter mit integrierter Schmutzabscheidung
zu schaffen, der sich durch geringen Platzbedarf, annehmbare
Geräuschentwicklung und hohen Abscheidungswirkungsgrad aus
zeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf
der Höhe des Lüfterrades des Radialventilators die Gehäusewand
über ihren gesamten Umfang mit Leiteinrichtungen versehen ist,
die zwischen sich Ausströmkanäle bzw. Blenden bilden, durch
welche ein Bruchteil der vom Radialventilator geförderten Luft
in einem Abscheideraum führbar ist, welcher Abscheideraum den
Abströmraum im wesentlichen vollständig ringförmig umgibt.
Die Leiteinrichtungen sind dabei vorzugsweise einstückig mit
der Gehäusewand ausgebildet und durch um wenige Winkelgrade aus
der Wand herausgebogene Wandteile gebildet. Auf diese Weise
wirken sie als Prallplatten, auf denen sich intermediär
Schmutz absetzen kann, der jedoch infolge der hohen Strömungs
geschwindigkeit im Ausströmkanal mitgerissen wird.
Die durch diese Kanäle strömende Spülluftmenge kann den jewei
ligen Betriebsverhältnissen angepaßt werden, wobei sich Spül
luftmengen zwischen 10 bis 15% der gesamten vom Radialventi
lator geförderten Luftmenge als zweckmäßig erweisen.
Um extrem ändernden Betriebszuständen Rechnung zu tragen, kön
nen die Leiteinrichtungen als verstellbare Lamellen, die z. B.
durch ein gemeinsames Verstell- und Arretiermittel aktiviert
werden, ausgebildet sein, was z. B. für den Wintereinsatz wich
tig ist, wo große Mengen Flugschnee abgeschieden werden müs
sen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nach
folgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh
rungsbeispiels näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Radialventilator mit
integrierter Schmutzabscheidung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 längs deren Linie AA;
Fig. 3 eine Abwandlung von Fig. 1 mit der Möglichkeit der
Verstellung der Leiteinrichtung im vergrößerten
Maßstab.
In Fig. 1 ist in einem zylindrischen Luftführungsgehäuse 1 ein
von einem Motor 2 angetriebenes Radiallüfterrad 3 konzentrisch
angeordnet und von einem Motorträger 4 gehalten. Der Motorträ
ger 4 stützt sich über radiale Stege 5 am Luftführungsgehäuse 1
ab. Das Luftführungsgehäuse 1 setzt sich abströmseitig über
eine Flanschverbindung 6 in einem Abströmrohr 7 fort. Die vom
Radialventilator geförderte Luft wird von dort aus den einzel
nen zu kühlenden Maschinen- und Anlageteilen wie Luft/Oel-Küh
lern, Fahrmotoren etc. zugeführt (vgl. hierzu das in Bild 12
dargestellte Kühlkonzept in der eingangs genannten Zeitschrift
"Elektrische Bahnen").
Das einströmseitige Ende des Luftführungsgehäuses 1 ist gleich
falls über eine Flanschverbindung 8 mit einem Zuströmrohr 9
verbunden, das an die Lufteinströmöffnungen am Oberteil des
Lokomotivkastens führt (vgl. obere Seitenansicht im Bild 10,
a. a. O.).
Auf der Höhe des Radiallüfterrades 3 ist die Wand des Luftfüh
rungsgehäuses 1 mit Leiteinrichtungen versehen. Diese bestehen
im Beispielsfall aus einstückig mit der Wand ausgeführten und
aus dieser nach außen herausgebogenen Lamellen 10, die sich
über den gesamten Wandumfang gleichmäßig verteilt erstrecken.
Ein als Ringkanal ausgebildeter Abscheideraum 11 mit einem sich
in Drehrichtung des Ventilators erweiternden Querschnitt umgibt
die durch die herausgebogenen Lamellen 10 gebildete Wandzone.
Der Abscheideraum 11 ist über eine Flanschverbindung 12 mit
einem Rohr 13 verbunden, das vorzugsweise an die Unterseite des
Lokomotivkastens führt.
Gelangen beim Betrieb des Lüfters mit der Ansaugluft Staub,
Spritzwasser etc. in den Radiallüfter, so wirkt auf die Luft
und diese Masseteilchen unterschiedliche Fliehkraft. Die unmit
telbar nach dem Radaustritt erfolgende 90°-Umlenkung in axialer
Richtung bewirkt eine Trennung von Luft und in ihre enthaltenen
Masseteilchen und eine direkte Abscheidung der mit größerer
Fliehkraft (als die Luft) behafteten Masseteilchen an den La
mellen 10. Durch die Zwischenräume zwischen den einzelnen
Lamellen 10 gebildete Öffnungen (Blenden) strömt ein Bruchteil
der vom Radialventilator geförderten Luft (typisch 10-15%) als
Spülluft und reißt wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeit in
den Blenden die abgeschiedenen Masseteilchen mit. Durch die
Spiralform des Abscheideraums wird sichergestellt, daß die
Abscheidewirkung über den gesamten Umfang etwa gleichmäßig
ist. Anstelle einer 360°-Spirale, wie sie in Fig. 2 veranschau
licht ist, können auch zwei 180°-Spiralen vorgesehen werden.
Um unterschiedlichen Schmutzmengen Rechnung zu tragen, z. B. bei
Winterbetrieb, kann die Spülluftmenge durch Vergrößerung der
Blenden bzw. Verstellen der Lamellen 10 vergrößert werden. In
der Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes nach Fig. 3 ist
dies schematisch dargestellt.
Die Verbindung zwischen dem Ausströmraum 14 des Ventilators und
dem Abscheideraum 11 ist durch Durchbrüche 15 in der Wand des
Lüftungsgehäuses 1 bewerkstelligt. An den zwischen den Durch
brüchen verbleibenden Stegen sind als Leiteinrichtung dienende
Lamellen 16 schwenkbar, z. B. über ein selbstklemmendes Schar
nier 17, befestigt. Der Öffnungswinkel der Lamellen 16 be
stimmt die Spülluftmenge durch die Durchbrüche 15.
Claims (5)
1. Radiallüfter, der koaxial in einem zylindrischen Luftfüh
rungsgehäuse (1) angeordnet ist, mit axialer Zuströmung
und im wesentlichen axialer Abströmung durch einen Ring
raum (14) zwischen Radiallüfterrad (3) und Gehäusewand,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der Höhe des Radiallüf
terrades (3) die Gehäusewand über ihren gesamten Umfang
mit Leiteinrichtungen (10, 16) versehen ist, die zwischen
sich Ausströmkanäle (15) oder Blenden bilden, durch welche
ein Bruchteil der vom Radialventilator (3) geförderten
Luft in einem Abscheideraum (11) führbar ist, welcher
Abscheideraum (11) den genannten Ringraum (14) im wesent
lichen ringförmig umgibt.
2. Radiallüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abscheideraum (11) einen sich in Drehrichtung des Ra
dialventilators (3) erweiternden Querschnitt aufweist.
3. Radiallüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Leiteinrichtungen als einstückig mit der
Gehäusewand ausgeführte Lamellen (10) ausgebildet sind.
4. Radiallüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Leiteinrichtungen als verstellbare Lamellen
(16) ausgebildet sind, die an der Gehäusewand schwenkbar
befestigt sind.
5. Radiallüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die zwischen den Leiteinrichtungen
abströmende Spülluft 10-15% der vom Radialventilator (3)
geförderten Luftmenge beträgt.
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