DE9110195U1

DE9110195U1 - Ventilator

Info

Publication number: DE9110195U1
Application number: DE9110195U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-08-17
Filing date: 1991-08-17
Publication date: 1991-10-24
Anticipated expiration: 2001-08-18

Description

PATENTANWALT

ARNE MISSLING Dipl.-Ing. «sr (0641) 71019, 63 Giessen

16. August 1991
Mi/Zu 91.097GM

Dipl.-Ing. Gerhard Neuhaus, Am Weiher 25,
D-6301 Fernwald-Annerod

Ventilator

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilator zur Förderung von Luft mit einem Strömungskanal, in welchem ein antreibbares Radiallaufrad angeordnet ist, mit einer Einströmdüse zur Zuleitung von Luft zu dem Laufrad, mit einem 5 rückseitigen Abschirmelement, welches senkrecht zur Längsachse des Strömungskanals angeordnet ist und einen Durchmesser aufweist, welcher größer ist, als der Durchmesser des Laufrades.

Ein Ventilator, der genannten Art ist aus der DE-Al-40 21 316 vorbekannt· Bei Ventilatoren mit Radial-Laufrädern, insbesondere mit rückwärtsgerichteten Schaufeln ist es bekannt, diese ohne Gehäuse in einem Strömungskanal einzusetzen, da aufgrund der beengten Platzverhältnisse vielfach kein Raum für Radialventilatoren mit Spiralgehäusen vorhanden ist. Bei der Verwendung des Ventilators ohne Gehäuse ergibt sich der Nachteil, daß der Wirkungsgrad, verglichen mit Radialventilatoren mit Spiralgehäusen, bei denen ein Wirkungsgrad von über 80 % erreicht werden kann, beträcht-

lich niedriger ist. Der niedrigere Wirkungsgrad wird insbesondere durch Leistungsverluste im Bereich der abströmenden Luft hervorgerufen, wobei es sich insbesondere als problematisch erweist, den dynamischen Druckanteil zur Erhöhung des statischen Druckanteils zu verwenden bzw. umzuwandeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventilator der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bei einfachem Aufbau und einfacher, betriebssicherer Anwendbarkeit einen hohen Wirkungsgrad aufweist und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß am Außenumfang des Abschirmelements zumindest ein Luftleitelement angeordnet ist, welches sich im wesentlichen in Richtung des Strömungskanals erstreckt, und daß das Luftleitelement, bezogen auf die Strömungsrichtung, einen stetig größeren Abstand zur Innenwandung des Strömungskanals aufweist.

Der erfindungsgemäße Ventilator zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Durch die Verwendung des Luftleitelements wird die von dem Laufrad in den Spalt zwischen dem Abschirmelement und der Innenwandung des Strömungskanals geförderte Luft in vorbestimmbaren Strömungsbahnen geleitet, so daß die hohe Strömungsgeschwindigkeit, welche die vom Ventilator austretende Luft innehat, weitgehend verlustfrei abgebaut werden kann. Bei der beschriebenen Bauart des Ventilators bewirkt der Ringspalt zwischen dem Abschirmelement und der Innenwandung des Gehäusekanals eine relativ hohe Luftgeschwindigkeit mit einem hohen dynamischen Druckanteil. Durch die erfindungsgemäße Verwendung des Luftleitelements werden ungerichtete Abströmungen und Verwirbelungen vermieden, so daß eine gerichtete Strömung erhalten wird. Hierdurch geht der dynamische Druckanteil in

einen statischen Druckanteil über, wobei die abströmende Luft eine gerichtete Ausströmgeschwindigkeit aufweist, so daß diese gerichteten Luftströme sowie der verbleibende dynamische Druckanteil zur Erhöhung des statischen Druckanteils beitragen. Durch den stetig größer werdenden Abstand der Außenwandung des Luftleitelementes von der Innenwandung des Strömungskanals wird ein Ablösen der Strömung von dem Luftleitelement vermieden, so daß sich vorherbestimmbare Strömungsverhältnisse einstellen.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Luftleitelement in einem Winkel von 7-8° gegen die Längsachse des Strömungskanals geneigt ist. Diese Neigung stellt sicher, daß die Strömung nicht von dem Luftleitelement abgelöst wird. Durch die Vergrößerung des jeweils wirksamen Querschnitts erfolgt zudem eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit und damit eine Reduzierung des dynamischen Druckanteils.

Beim Austritt der Luftströmung aus dem durch das Luftleitelement und den Strömungskanal gebildeten Ringspalt ergeben sich, verglichen mit dem Stand der Technik, wesentlich geringere Randwirbel und Stoßverluste, so daß der Wirkungsgrad des Ventilators erheblich gesteigert werden kann. Allein durch diesen Effekt ist eine Steigerung des Wirkungsgrades um bis zu 5 % möglich.

Um eine möglichst exakte Anpassung des Luftleitelementes an den jeweiligen Querschnitt des Strömungskanals zu ermöglichen, kann es günstig sein, wenn um den Umfang des Abschirmelementes mehrere Luftleitelemente angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn diese radial einstellbar an dem Abschirmelement gelagert sind, so daß um den Innenumfang des Strömungskanals ein Strömungs-Ringraum gleicher radialer Abmessungen erhalten werden kann.

Um die Strömung, welche von dem Laufrad austritt, verlustfrei in den Ringraum zwischen dem Luftleitelement und dem Strömungskanal einzuführen, erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn das Anströmende des Luftleitelements abgerundet ausgebildet ist. Bevorzugterweise beträgt der Abrundungsradius zwischen 40 und 100 mm.

Es ist erfindungsgemäß ausreichend, wenn das Luftleitelement, in Längsrichtung des Strömungskanals, eine Länge von mindestens 200 mm aufweist. Diese Länge ist ausreichend zu einer erheblichen Verbesserung des Wirkungsgrades, durch eine weitere Vergrößerung der Länge des Luftleitelementes läßt sich jedoch der Wirkungsgrad weiter erhöhen.

Um den erfindungsgemäßen Ventilator in üblichen Lüftungseinrichtungen, beispielsweise Kastengeräten, Schrankgeräten oder sonstigen Gehäusen einbauen zu können, ist es besonders günstig, wenn der Strömungskanal einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist. Das Abschirmelement ist dabei ebenfalls rechteckig oder quadratisch ausgestaltet, wobei an jeder Kante des Abschirmelements ein separates Luftleitelement angeordnet ist. Es sind somit bei dieser Ausgestaltungsform vier Luftleitelmente vorhanden, welche jeweils separat in radialer Richtung einstellbar sind, um einen Ringraum mit jeweils gleichen radialen Abmessungen erzeugen zu können.

Um die Geräuschdämpfung zu erhöhen, kann es günstig sein, wenn an der Innenwandung des Luftleitelementes ein Dämpfungsmaterial angeordnet ist. Zusätzlich kann das Luftleitelement mit Luft-Durchtrittsöffnungen versehen sein; es ist beispielsweise möglich, das Luftleitelement aus einem Lochblech herzustellen.

-■ 5 -

Vorteilhaft ist, wenn im Bereich der Einströmdüse eine Druckmessanordnung vorgesehen ist, um den dynamischen Druck in der Einströmdüse des Ventilators zu ermitteln und diesen in seiner Leistung entsprechend zu regeln. Hierbei können beispielsweise Verschmutzungen von Luftfiltern ausgeglichen werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ventilators,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Anordnung,

Fig. 3 eine stirnseitige Rückansicht auf den in Fig. 1

gezeigten Ventilator mit Blickrichtung von rechts gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine Darstellung, ähnlich Fig. 3, bei einem vergrößerten Querschnitt des Strömungskanals,

Fig. 5 eine Seitenansicht, ähnlich Fig. 1, eines weiteren, mit einer Dämpfungseinrichtung versehenen Ausführungsbeispiels des Ventilators und

Fig. 6 eine Draufsicht, ähnlich Fig. 2, des in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiels.

Der erfindungsgemäße Ventilator umfaßt ein Radial-Laufrad 2, welches zentrisch in einen Strömungskanal 1 eingesetzt ist. Der Strömungskanal 1 weist, wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf. Das Laufrad 2 ist drehfest mit einer Ab-

triebswelle 8 eines Motors 9 verbunden. Der Motor 9 ist auf einem Lagergestell 10 gelagert, welches auf dem Boden des Strömungskanals 1 verankert ist. Zur Verminderung des Strömungswiderstandes weist das Lagergestell 10, wie aus den Figuren ersichtlich ist, relativ schmale, vertikale Streben oder Platten auf. Der Motor 9 kann als Elektromotor üblicher Bauart ausgebildet sein, beispielsweise als Außenläufermotor. Es ist jedoch auch möglich, das Laufrad 2, über einen Riementrieb mit einem Motor zu koppeln (nicht dargestellt).

An der Rückseite des Laufrades 2 ist ein plattenförmiges Abschirmelement 4 angeordnet, welches senkrecht zur Längsachse des Strömungskanals 1 ausgerichtet ist. Das Abschirmelement 4 weist einen Durchmesser auf, welcher größer ist, als der Außendurchmesser des Laufrades 2, jedoch kleiner als der Innendurchmesser des Strömungskanals 1, so daß sich zwischen dem Strömungskanal 1 und dem Abschirmelement 4 ein Ringkanal bildet, durch welchen die durch das Laufrad 2 geförderte Luft abströmen kann.

Vor dem Laufrad 2 ist eine Einströmdüse 3 angeordnet, welcher gegenüber dem Strömungskanal 1 abgedichtet ist, beispielsweise über eine Abdeckung 11. Die Einströmdüse 3 ist beispielsweise toroidförmig ausgebildet und dient dazu, die angesaugte Luft in den zentrischen Bereich des Laufrades 2 zu leiten. Die Einströmdüse 3 sowie die Ausbildung des Laufrades 2 entsprechen dem bekannten Stand der Technik, so daß auf weitere Erläuterungen verzichtet werden kann.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind an dem Außen-Umfangsbereich des Abschirmelements 4 vier Luftleitelemente 5 angeordnet, welche jeweils in Form von gebogenen Blechen ausgebildet sind. Wie sich aus den Darstellungen der Fig. 1 - 4 ergibt, sind die Luftleitelemente 5 an ihren Lagerenden

jeweils mit Längsschlitzen 12 versehen, so daß die Luftleitelemente 5 in radialer Richtung einstellbar sind. Die Fig. 3 und 4 zeigen bei gleicher Dimensionierung des Ventilators, dessen Einsatz in unterschiedlich dimensionierte Strömungskanäle, wobei der Strömungskanal der Fig. 3 kleinere Abmessungen aufweist, als der Strömungskanal gemäß Fig. 4. Es ergibt sich, daß die Luftleitelemente 5 jeweils so einstellbar sind, daß sich ein Ringspalt 13 gleicher Breite realisieren läßt.

Die Anströmenden 6 der Luftleitelemente 5 sind bevorzugterweise abgerundet, beispielsweise mit einem Radius von 40 100 mm, so wie dies aus den Fig. 1 und 2, bzw. 5 und 6 ersichtlich ist.

Die Fig. 5 und 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1-4 dadurch unterscheidet, daß an der Innenwandung der Luftleitelemente 5 jeweils ein Dämpfungsmaterial 7 angebracht ist. Zusätzlich können die Luftleitelemente 5 mit Ausnehmungen versehen sein, um zu einer wirksamen Schalldämpfung beizutragen.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr ergeben sich im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten.

Zusammenfassend ist somit folgendes festzustellen:

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilator zur Förderung von Luft mit einem Strömungskanal (1), in welchem ein antreibbares Radiallaufrad (2) angeordnet ist, mit einer Einströmdüse (3) zur Zuleitung von Luft zu dem Laufrad (2), mit einem rückseitigen Abschirmelement (4), welches senkrecht zur Längsachse des Strömungskanals (1) angeordnet ist

und einen Durchmesser aufweist, welcher größer ist, als der Durchmesser des Laufrades (2) . Um eine Verbesserung des Wirkungsgrades zu erzielen und um insbesondere die Abströmverhältnisse der aus dem Laufrad (3) austretenden Luft zu verbessern, ist vorgesehen, daß am Außenumfang des Abschirmelements (4) zumindest ein Luftleitelement (5) angeordnet ist, welches sich im wesentlichen in Richtung des Strömungskanals (1) erstreckt, und daß das Luftelement (5), bezogen auf die Stromungsrichtung, einen stetig größeren Abstand zur Innenwandung des Strömungskanals (1) aufweist. (Fig. 2).

Claims

PATENTANWALT ARNE MISSLING Dipl.-Ing. «* (0641) 71019, 63 Giessen 16. August 1991 Mi/Zu 91.097GM Dipl.-Ing. Gerhard Neuhaus, Am Weiher 25, D-6301 Fernwald-Annerod Ventilator Ansprüche:

1. Ventilator zur Förderung von Luft mit einem Strömungskanal (1), in welchem ein antreibbares Radiallaufrad (2) angeordnet ist, mit einer Einströmdüse (3) zur Zuleitung von Luft zu dem Laufrad (2), mit einem rückseitigen Abschirmelement (4), welches senkrecht zur Längsachse des Strömungskanals (1) angeordnet ist und einen Durchmesser aufweist, welcher größer ist, als der Durchmesser des Laufrads (2), dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Abschirmelementes (4) zumindest ein Luftleitelement (5) angeordnet ist, welches sich im wesentlichen in Richtung des Strömungskanals (1) erstreckt und daß das Luftleitelement (5), bezogen auf die Strömungsrichtung, einen stetig größeren Abstand zur Innenwandung des Strömungskanals (1) aufweist.

2. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitelement (5) in einem Winkel von 7-8° gegen die Längsachse des Strömungskanals (1) geneigt ist.

3- Ventilator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß um den Umfang des Abschirmelements mehrere Luftleitelemente (5) angeordnet sind.

4. Ventilator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitelement (5) radial einstellbar an dem Abschirmelement (4) gelagert ist.

5. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitelement (5) an dem Anströmende (6) abgerundet, bevorzugterweise mit einem Radius zwischen 40 und 100 mm ausgebildet ist.

6. Ventilator nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitelement (5) in Richtung der Längsachse des Strömungskanals (1) eine Länge von mindestens 200 mm aufweist.

7. Ventilator nach einem der Ansprüche 3 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (1) einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist, daß das Abschirmelement (4) rechteckig oder quadratisch ist und daß an jeder Kante des Abschirmelements (4) ein Luftleitelement

(5) angeordnet ist.

8. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Geräuschdämpfung an der Innenwandung des Luftleitelements (5) ein Dämpfungsmaterial (7) angeordnet ist.

9. Ventilator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitelement (5) zumindest teilweise lochblechartig ausgebildet ist.