EP1961967A1

EP1961967A1 - Radial-Lüfterrad und damit ausgestattetes Radialgebläse

Info

Publication number: EP1961967A1
Application number: EP07003876A
Authority: EP
Inventors: Josip Pavetic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2008-08-27

Abstract

Beschrieben wird ein axial angeströmtes Radial-Lüfterrad (10) für ein Radialgebläse, das zum Fördern und gleichzeitigen Reinigen von Strömungsmittel dient, das eine hohe Konzentration von flüssigen und/oder festen Partikeln aufweist. Es hat ein angetriebenes Trägerteil (18), das sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse (12) erstreckt und eine Schaufelanordnung trägt, mit der eine im Wesentlichen axial gerichtete Eintrittströmung (SE) radial nach außen umlenkbar ist. Zur wirksamen Reinigung des Strömungsmittels ohne Zuhilfenahme von weiteren Filtereinrichtungen, sind die Schaufeln (20) der Schaufelanordnung zur Normalebene (15) der Drehachse (12) unter einem solchen Anstellwinkel (WS) angestellt, dass die in dem zu fördernden Fluid enthaltenen Partikel beim Durchströmen des Lüfterrads mit einer zum Trägerteil (18) hin gerichteten Kraftkomponente beaufschlagbar sind, so dass sich nahe des Trägerteils eine wesentlich höhere Partikelkonzentration einstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein axial angeströmtes Radial-Lüfterrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Lüfterräder sind beispielsweise aus den Dokumenten EP 0615069 A1 , EP 1530682 B1 oder DE 10315341 B4 bekannt.
Ein solches Lüfterrad hat auf der dem Trägerteil abgewandten Seite einen Eintrittsabschnitt für das Fluid und eine Schaufelanordnung in Form eines Schaufelkranzes, wobei zwischen den einzelnen Schaufeln Radialkanäle definiert werden, durch die das aus der axialen Richtung radial umgelenkte Fluid nach außen strömen und dort aus dem Laufrad austreten kann. In entsprechend ausgestatteten Radialgebläsen wird das Laufrad in der Regel in ein Gebläsegehäuse derart mit Passung eingebaut, dass es von einem Ringkanal mit einem Auslass umgeben ist.
Häufig sind die von derartigen Radialgebläsen zu fördernden Strömungsmittel bzw. Fluide mit Stoffen, beispielsweise mit flüssigen oder festen Partikeln, wie Wasser- oder Fetttröpfchen oder Staubpartikel, beladen. Um diese Partikel aus der Fluidströmung abzuscheiden, können grundsätzlich Filter vor- oder nachgeschaltet werden. Diese Filter haben aber den Nachteil, dass sie aufwendig gewartet werden müssen, um den Druckabfall in der Strömung in erträglichen Grenzen zu halten. Damit der Aufwand beim Abscheiden der Partikel klein und dennoch der Abscheide- und Förderwirkungsgrad auf hohem Niveau gehalten werden kann, wird den Lüfterrädern die Aufgabe übertragen, diese Partikel bereits beim Durchströmen des Lüfterrads vor dem Austreten aus dem Gebläse wirksam abzuscheiden.
Zu diesem Zweck sind gemäß EP 0615069 A1 zwischen den Lüfterradschaufeln und in der Regel nahe des Trägerteils des Lüfterrads Leitbleche vorgesehen, mit denen nahe des Trägerteils eine radial nach außen gerichtete Gasströmung erzeugt werden soll. Radial außerhalb des Trägerteils und benachbart zu dem Ringkanal, in dem das gereinigte Fluid strömt, ist ein radial offener Ringspalt mit kleiner axialer Weite ausgebildet, durch den möglichst viele Partikel in eine weitere Ringkammer abgegeben werden können.
Gemäß EP 1530682 B1 bzw. DE 10315341 B4 sind zur Erzielung einer verbesserten Abscheidewirkung auf der Arbeitsseite bzw. Druckseite der Lüfterradschaufeln Erhöhungen bzw. Vorsprünge angeordnet, die sich im Wesentlichen diagonal von der Einströmkante der Schaufeln Richtung Austrittskante erstrecken.
Diese bekannten Lüfterräder sind allerdings nicht in der Lage, einen hohen Abscheidungsgrad von Partikeln dann zu erzielen, wenn das zu fördernde und gleichzeitig zu reinigende Strömungsmittel mit großen Partikelmengen belastet ist. In diesem Fall lässt sich der Abscheidungsgrad nicht über einen bestimmten kleinen Prozentsatz anheben.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Radial-Lüfterrad der eingangs beschriebenen Art in der Weise weiterzubilden, dass es einen besonders guten Abscheidungswirkungsgrad für solche Fluide bzw. Strömungsmittel aufweist, die eine besonders hohe Partikelbelastung haben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß werden die Schaufeln der Lüfterrad-Schaufelanordnung zur Normalebene der Drehachse unter einem solchen Anstellwinkel angestellt bzw. schräg gestellt, dass in dem zu fördernden Fluid enthaltene Partikel unter dem Einfluss der Zentrifugal- und der Corioliskraft mit einer zum Trägerteil hin gerichteten Kraftkomponente beaufschlagbar sind. Damit werden die im Fluid enthaltenen Partikel während des Durchströmens des Lüfterrads bzw. der zwischen den Lüferradschaufeln ausgebildeten Strömungskanäle direkt in den Bereich nahe des Trägerteils gedrängt, so dass sie am radial äußeren Ende des Trägerteils, also beim Verlassen des Lüfterrads, über den Abscheide-Ringspalt von der Fluidströmung abgeschieden werden können. Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass bei extrem hoch mit Partikeln belasteten Strömungsmitteln Abscheidewirkungsgrade erzielbar sind, die weit über denjenigen liegen, welche mit herkömmlichen Konstruktionen realisiert werden konnten.
Dabei ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass das erfindungsgemäße Lüfterrad leiser und mit einem höheren strömungsmechanischen Wirkungsgrad arbeitet, als die mit zusätzlichen Leitflächen ausgestatteten Lüfterräder, und nicht zu örtlichen Partikelansammlungen neigt, wodurch sich der Wartungsaufwand hearbsetzen lässt. Auf diese Weise eignet sich das erfindungsgemäße Lüfterrad auch für das Reinigen von Strömungsmitteln, die mit einem Mix aus flüssigen und festen Partikeln beladen sind.
Wenn die Schaufeln der Schaufelanordnung einen Schaufelkranz mit radial innenliegenden Strömungs-Eintrittskanten und radial außenliegenden Strömungs-Austrittskanten bilden, wobei den Strömungs-Eintrittskanten und Strömungs-Austrittskanten jeweils ein Teilkreis zugeordnet ist, ergibt sich ein rotationssymmetrischer Aufbau des Lüfterrads, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden können.
Wenn sich die Strömungs-Eintrittskanten von einem Nabenabschnitt des Trägerteils ausgehend von diesem axial weg bis zu einer zum Trägerteil im Wesentlichen parallel verlaufenden Schaufelkante erstrecken, ergibt sich - neben einem für die Fluidströmung günstigen Strömungskanal, der in radialer Richtung eine im Wesentlichen gleichbleibende Höhe hat - eine besonders kompakte Form des Lüfterrads, das mit geringem Aufwand in ein Gebläsegehäuse eingebaut werden kann.
Gerade bzw. nicht gekrümmte Schaufeln haben bei bestimmten Partikelgrößen und/oder -verteilungen Vorteile hinsichtlich der Wartungsfreundlichkeit, da sie der Tendenz zu Partikelablagerungen entgegen wirken. Ein besonders hoher strömungsmechanischer Wirkungsgrad des Lüfterrads ergibt sich allerdings dann, wenn die Schaufeln in Drehrichtung des Lüfterrads konvex gekrümmt sind.
Das Lüfterrad kann zusätzlich dahingehend modifiziert werden, dass jede Lüfterradschaufel auf ihrer Arbeits- bzw. Druckseite zumindest einen leistenartigen Vorsprung erhält, der zur Strömungsrichtung im Strömungskanal zwischen den Schaufeln derart angestellt ist, dass die Strömung zumindest in Druckseitennähe axial auf das Trägerteil zu ablenkbar ist, wobei der leistenartige Vorsprung in vorbestimmtem und kleinem axialen Abstand zum Trägerteil endet. Mit diesen Vorsprüngen lassen sich kleine flüssige Partikel wirksam abscheiden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung und Anstellung der Lüfterradschaufeln kann die Höhe der Vorsprünge allerdings wesentlich kleiner als herkömmlich gehalten werden, beispielsweise im mm-Bereich, was zu geringerer Geräuschentwicklung und zu einem besseren Wirkungsgrad führt.
Das Trägerteil kann radial innerhalb der Lüfterradschaufeln auch einen weiteren Schaufelkranz mit vom Trägerteil vorstehenden Zusatzschaufeln tragen, wobei die axiale Erstreckung der Zusatzschaufeln vorzugsweise geringer ist als die der Lüfterradschaufeln. Mit dieser Maßnahme können besonders große Partikel wirksam abgeschieden werden.
Durch Variation der Anstellung dieser Zusatzschaufeln bezüglich des Trägerteils bzw. der Normalebene zur Drehachse, kann der besonderen jeweils vorliegenden Zusammensetzung und Art der Partikel Rechnung getragen werden.
Wenn das Trägerteil von einer Platte gebildet ist, wird die Konstruktion des Lüfterrads und damit des Radialgebläses weiter vereinfacht, mit dem besonderen Vorteil, dass das Trägerteil im Betrieb nicht zu Partikelansammlungen auf seiner Oberseite neigt.
Wenn die Lüfterradschaufeln auf der dem Trägerteil abgewandeten Seite einen Ring tragen und mit diesem fest verbunden, beispielsweise verschweißt sind, kann die Stabilität des Lüfterrads angehoben werden, mit der Folge, dass das Trägerteil und/oder die Nabe leichter ausgeführt werden und eine Verbindung der Lüfterradschaufeln mit der Nabe entfallen kann.
Wenn der Anstellwinkel der Lüfterradschaufeln bezüglich der Normalebene zur Drehachse in radialer Richtung variiert, kann der Abscheideeffekt optimiert werden.
Ein erfindungsgemäßes Radialgebläse, das mit einem erfindungsgemäßen Lüfterrad ausgestattet ist, ist Gegenstand des Ansprüche 18 bis 20.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische und teilweise aufgeschnittene Perspektiv-Ansicht eines Radialgebläses;
Figur 2 eine schematische Schnittansicht des Radialgebläses der Figur 1;
Figur 2A, in etwas vergrößertem Maßstab eine Ansicht des Schnitts entlang IIA-IIA in Figur 2;
Figur 3 eine Draufsicht auf ein modifiziertes Lüfterrad; und
Figur 4 eine der Figur 3 entsprechende Ansicht einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Lüfterrads.

In den Figuren 1 bis 3, die ein mit einem erfindungsgemäßen Lüfterrad ausgestattetes Radialgebläse zeigen, ist mit dem Bezugszeichen 10 allgemein ein axial angeströmtes Radial-Lüfterrad bezeichnet, das zum Fördern eines Strömungsmittels bzw. Fluids, insbesondere eines mit festen oder flüssigen Partikeln beladenen Strömungsmittels, dient. Das Lüfterrad 10 soll dabei in der Lage sein, die Partikel, wie z.B. Staubpartikel, Wasserpartikel, Schneeflocken, Fettpartikel und dgl., beim Durchströmen des Lüfterrads weitgehend abzuscheiden. Das spezifische Anwendungsgebiet des Lüfterrads liegt in der Filterfunktion von Strömungsmitteln, die einen extrem hohen Anteil an mitgeführten Partikeln haben.
Das Lüfterrad 10 hat eine Drehachse 12, die - wie man anhand der Figuren 1 und 2 erkennt - bei der Montage in einem Lüfterradgehäuse 14 z.B. vertikal ausgerichtet ist. Die Orientierung der Achse 12 ist allerdings beliebig.
Eine mit 16 bezeichnete Nabe sitzt drehfest auf einer Antriebswelle 13 mit der Achse 12 und sie trägt ein Schaufel-Trägerteil 18, das sich im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 12 erstreckt. Das Trägerteil 18 trägt seinerseits eine Schaufelanordnung mit einer Vielzahl von kranzartig im Umfangsabstand zueinander angeordneten und in der Regel identisch ausgebildeten Lüfterradschaufeln 20.
Die Lüfterradschaufeln 20 sind - wie sich aus den Darstellungen der Figuren 3 und 4 ergibt, auf die insoweit schon jetzt Bezug genommen wird - zu einer die Drehachse 12 enthaltenden Axialebene 22, wie z.B. die Zeichenebene der Figur 2, unter einem bestimmten Winkel DELTA angestellt, damit sie beim Drehen des Lüfterrads 10 mit der Drehrichtung V eine radial nach außen gerichtete Förderströmung erzeugen. Der Winkel DELTA kann allerdings auch NULL sein.
Zusätzlich sind die Lüfterradschaufeln - wie sich aus der Figur 2A ergibt - zur Drehachse 12 nicht parallel ausgerichtet, sondern sie sind zur Normalebene 15, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Ebene des Trägerteils 18 zusammenfällt, unter einem Winkel WS < 90° , d.h derart angestellt, dass in dem zu fördernden Fluid enthaltene Partikel unter dem Einfluss der dynamischen Kräfte, einschließlich der Zentrifugal- und der Corioliskräfte, mit einer zum Trägerteil hin gerichteten Kraftkomponente beaufschlagbar sind.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 2A sind die Lüfterradschaufeln 20 gerade, was sich aus der Figur 1 ergibt. Es soll jedoch an dieser Stelle bereits hervorgehoben werden, dass die Schaufelform beliebig modifiziert werden kann, um den strömungsmechanischen Wirkungsgrad des Lüfters und/oder der später noch zu beschreibenden Partikelabscheidung zu verbessern.
Die Lüfterradschaufeln 20 haben jeweils eine radial innenliegende Anströmkante 24 und eine radial außenliegende Austrittskante 26. Zwischen den Lüfterradschaufeln 20 werden im Wesentlichen radial nach außen gerichtete Strömungskanäle 28 definiert, so dass also eine axiale Eintrittströmung - mit dem Pfeil SE bezeichnet - bei sich drehendem Lüfterrad 10 radial nach außen in eine Austrittströmung SA mit radialer und in Umfangsrichtung gerichteter Geschwindigkeitskomponente umlenkbar ist.
Wie die Figuren zeigen, ist den Anströmkanten 24 und Strömungs-Austrittskanten 26 jeweils ein Teilkreis 24a bzw 26a zugeordnet. Die Strömungs-Eintrittskanten 24 gehen von einem der Nabe 16 nahe liegenden Abschnitt des Trägerteils 18 aus und erstrecken sich von diesem axial weg bis zu einer zum Trägerteil 18 im Wesentlichen parallel verlaufenden Schaufelkante 29 (siehe Figur 1).
Bei der Ausführungsform nach Figur 1 enden die Schaufeln 20 knapp unterhalb einer Deckwand 17 des Gehäuses. Bei der geringfügig abgewandelten Variante nach Figur 2 tragen die Schaufeln auf der dem Trägerteil 18 abgewandeten Seite eine Ringscheibe 21 und sie sind mit dieser fest verbunden, beispielsweise verschweißt.
Die Formgebung der Lüfterradschaufeln 20 kann - je nach Lüfterkonstruktion - in weiten Grenzen variieren. Wenn die Lüfterradschaufeln 20 - wie in Figur 2 gezeigt - eine formstabile Ringscheibe 21 tragen, wird die Konstruktion des Lüfterrads steifer, so dass es genügt, die Lüfterradschaufeln am Trägerteil 18 zu befestigen, wie z.B. anzuschweißen. Die Anströmkante 24 der Lüfterradschaufeln kann dann im Wesentlichen parallel zur Drehachse angeordnet werden. Andererseits hat die frei auskragende Form der Schaufeln nach Figur 1 den Vorteil, dass das sich im Gebläse keine Partikelansammlungen bilden.
Generell liegen also die Strömungs-Eintrittskanten 24 der Lüfterradschaufeln 20 in den verschiedenen Schnittansichten senkrecht zur Drehachse 12 auf Teilkreisen 24a, die Bestandteil einer Teilkreisschar sind, welche einen Zylinder- oder Kegelstumpfmantel mit einem kleinen Kegelwinkel WK (siehe Figur 2) definiert.
Wie sich aus den Figuren 1 und 2 ergibt, ist das Lüfterrad 10 in das Gehäuse 14 des Radialgebläses so eingebaut, dass es unterhalb eines axialen Einlasstrichters oder Einlass-Stutzens 30, der mit der Drehachse 12 des Lüfterrads 10 fluchtet, zu liegen kommt. Radial von außen ist das Lüfterrad 10 von einem Ringkanal 32 eingefasst, der einen Auslass 34 für das von den Partikeln weitgehend befreite Fluid hat.
Der Ringkanal 32 hat eine Bodenfläche 36, die sich eng - unter Einhaltung eines kleinen Spalts 37 - an die radial außenliegenden Schaufelkanten 26 anschmiegt. Zu diesem Zweck kann das Lüfterrad 10 auch mit einer - nicht gezeigten - bodenseitigen Eindrehung versehen sein, in die mit Passung die Bodenfläche 36 des Ringkanals 32 eingreift. Wie sich weiter aus der Figur 2 ergibt, ist die Bodenfläche 36 des Ringkanals 32 zu einer dem Trägerteil 18 am nächsten liegenden Kante 38 der Lüfterradschaufeln 20 um ein vorbestimmtes Spaltmaß MS axial beabstandet. Auf diese Weise begrenzt die Bodenfläche 36 des Ringkanals 32 einen Radial- oder Ringspalt 40 zum Abführen von aus dem Fluid abgeschiedenen Partikeln, wie Staub-, Wasser, Öl- oder Fettpartikeln.
Der Ringspalt 40 ist von einer weiteren Ringkammer 42 zum Sammeln und Abführen der aus dem Fluid abgeschiedenen Partikel umgeben.
Mit dieser Gestaltung des Lüfterrads ergibt sich die folgende Arbeitsweise des Radialgebläses:
Das zu einem hohen Prozentsatz mit Partikeln beladene Strömungsmittel, vorzugsweise gasförmige Strömungsmittel, wie etwa Luft, strömt bei 30 in das Radialgebläse ein. Durch die Wirkung der Lüfterradschaufeln 20 des mit vorgegebener Drehzahl rotierenden Lüfterrads 10 wird die Strömung in die Kanäle 28 umgelenkt und radial nach außen gefördert. Durch die erfindungsgemäße Anstellung der Lüfterradschaufeln 20 unter einem Winkel WS, der kleiner als 90° ist, werden die im Strömungsmittel enthaltenen Partikel, die in fester oder flüssiger Form vorliegen können, unter Einwirkung der strömungsmechanischen Kräfte, der Massenkräfte und der sonstigen dynamischen Kräfte, wie der Zentrifugal- und der Corioliskräfte, in Richtung auf das Trägerteil 18 zu gedrängt, so dass im Bereich radial innerhalb des Ringspalts 40 eine erhebliche größere Partikelkonzentration vorliegt als in der übrigen Strömung. Die in dieser Ströungsschicht enthaltenen Partikel gelangen über den Ringspalt 40 in die Ringkammer 42, die vorzugsweise so ausgebildet ist, dass darin kein übermäßiger Staudruck aufgebaut wird. Die Hauptströmung, die das Lüfterrad 10 oberhalb des Ringspalts 40 verlässt, ist zu einem entsprechend hohen Prozentsatz gereinigt. Über eine Einstellbarkeit des Maßes MS lässt sich der Abscheidewirkungsgrad in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des zu reinigenden Strömungsmittels beeinflussen.
Dabei sind die Strömungsverluste im Lüfterrad 10 aufgrund der glatten Ausgestaltung der Strömungswege, sehr gering, was auch für die Geräuschentwicklung zutrifft. Ferner neigt das Lüfterrad 10 nicht zu Partikelablagerungen, so dass sich ein wartungsfreier Betrieb selbst dann ergibt, wenn die Partikel zum Zusammenkleben neigen.
Gemäß einer Variante, die in Figur 2 mit gestrichelten Linien angedeutet ist, kann zur zusätzlichen Verbesserung des Abscheidegrads von spezifischen Partikeln, wie etwa von kleinen flüssigen Partikeln, jede Lüfterradschaufel 20 auf ihrer Arbeits- bzw Druckseite 46 zumindest einen leistenartigen Vorsprung 48 tragen, der zur Strömungsrichtung im Strömungskanal 28 zwischen den Schaufeln 20 derart angestellt ist, dass die Strömung zumindest in Druckseitennähe axial auf das Trägerteil 18 zu ablenkbar ist und der in einem vorbestimmten axialen Abstand, der vorzugsweise nicht größer als das Maß MS ist, zum Trägerteil 18 endet.
Bei der in Figur 2 angedeuteten Variante sind auf jeder Lüfterradschaufel 20 zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Vorsprünge 48a, 48b vorgesehen, die in einem im Wesentlichen gleichen axialen Abstand MS - siehe Figur 2 - zum Trägerteil 18 enden.
Die leistenartigen Vorsprünge 48 haben vorzugsweise eine geringe Höhe HLVsiehe Figur 2A - , die im Millimeterbereich liegen kann, damit die Strömungsverluste nicht ansteigen. Sie kann aber auch bis zu 50% der axialen Erstreckung H der Lüfterradschaufeln 20 betragen.
Wie die Figur 2A zeigt, ist der Neigungswinkel WN, unter dem die Vorsprünge 48 zur Schaufelfläche 46 angestellt sind, auf einen Winkel eingestellt, derkleiner als 90° ist. Dieser Winkel WN kann jedoch variabel gehalten, beispielsweise wesentlich kleiner als 90° sein, wobei der Anstellwinkel bzw. die Oberflächengestaltung (auch eine Bogenform ist möglich) der Vorprünge 48 empirisch je nach Art und Konsistenz der aus dem Fluid heraus zu filternden Partikel festgelegt wird.
Die Vorsprünge 48 sind bei der gezeigten Ausführungsform bis zur Strömungs-Eintrittskante 24 der Lüfterradschaufeln 20 geführt, sie können aber auch vor der Kante 24 enden.
Vortshend wurde eine Ausführungsform mit geraden Lüfterradschaufeln 20 beschrieben. Unter Bezug auf die Figuren 3 und 4 werden Varianten mit anderen Gestaltungen der Schaufeln beschrieben. Dabei sind diejenigen Teile des Lüfterrads, die den Komponenten der zuvor beschriebenen Anordnung entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen, dennen jedoch eine "1" bzw. "2" vorangestellt ist.
Das Lüfterrad 110 nach Figur 3 hat in Drehrichtung V konvex gekrümmte Lüfterradschaufeln 120, die in Drehrichtung V angestellt sind. Die Lüfterradschaufeln 120 können mit - nicht gezeichneten - leistenartigen Vorsprüngen 148 versehen sein.
Am Trägerteil 118 bzw. an der Nabe 116 radial innerhalb der Lüfterradschaufeln 120 können zusätzliche, vom Trägerteil 118 axial vorstehende Zusatzschaufeln 144 angebracht sein, wobei die axiale Erstreckung der Zusatzschaufeln geringer ist als die der Lüfterradschaufeln 120. Die Zusatzschaufeln 144 sind bei der Ausführungsform nach Figur 3 gegen die Drehrichtung V angestellt, wodurch es gelingt, den Verschleiß der Lüfterradschaufeln 120 und der gegebenenfalls daran angebrachten Vorsprünge 148 zu vergleichmäßigen.
Um die Wirkung der Zusatzschaufeln 144 möglichst groß zu halten, sind sie zu den Lüfterradschaufeln 120 in Umfangsrichtung versetzt, und zwar derart, dass die von den Zusatzschaufeln 144 abgelenkten Partikel unter Einwirkung der strömungsmechanischen und sonstigen dynamischen Kräfte nicht auf die Anströmkanten 124 der Lüfterradschaufeln 120 treffen. Die Zusatzschaufeln 144 können sich auch in radialer Richtung mit den Lüfterradschaufeln 120 überlappen.
Bei der Ausführungsform nach Figur 4 sind die Zusatzschaufeln 244 in Drehrichtung V des Lüfterrads 10 derart angestellt, dass in dem zu fördernden Fluid enthaltene Partikel unter Einwirkung der Impulskraft, der Zentrifugalkraft und der Corioliskraft mit einer zum Trägerteil 18 hin gerichteten Kraftkomponente beaufschlagbar sind, d.h. auf den Ringspalt 40 hin abgelenkt werden. Damit kann das bei 30 einströmende Fluid während des Durchströmens des Radialgebläses wirksam von sehr groben bzw. schweren festen oder flüssigen Partikeln gereinigt werden.
Die Zusatzschaufeln können auch auf der Normalebene zur Drehachse 212 bzw. auf der Ebene des Trägerteils 218 im Wesentlichen senkrecht stehen.
Selbstverständlich sind weitere Abwandlungen des Lüfterrads und des Radialgebläses möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.
Beispielsweise kann der Anstellwinkel WS der Lüfterradschaufeln 20, 120, 220 bezüglich der Normalebene 15 zur Drehachse 12 in radialer Richtung variiert werden, so dass sich für die Schaufeln eine Art Propellerform ergibt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 sind die Zusatzschaufeln 144, 244 ebenso wie die Lüfterradschaufeln 120, 220 konvex gestaltet. Sie können aber auch gerade oder konkav oder S-fömig ausgebildet sein.
Die leistenartigen Vorsprüngen 48a, 48b können auch oder eine andere Form erhalten, beispielsweise bogenförmig geführt sein.
Als Material für die Komponenten des Lüfterrads können alle gängigen Werkstoffe, wie z.B. metallische Werkstoffe und Kunststoffe verwendet werden. Es können Fügetechniken, wie z.B. Schweiß- oder Klebetechniken, aber auch Gusskonstruktionen Anwendung finden.
Die Erfindung schafft somit ein axial angeströmtes Radial-Lüfterrad für ein Radialgebläse, das zum Fördern und gleichzeitigen Reinigen von Strömungsmittel dient, das eine hohe Konzentrationen von flüssigen und/oder festen Partikeln aufweist. Es hat ein angetriebenes Trägerteil, das sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse erstreckt und eine Schaufelanordnung trägt, mit der eine im Wesentlichen axial gerichtete Eintrittströmung radial nach außen umlenkbar ist. Zur wirksamen Reinigung des Strömungsmittels ohne Zuhilfenahme von weiteren Filtereinrichtungen, sind die Schaufeln der Schaufelanordnung zur Normalebene der Drehachse unter einem solchen Anstellwinkel WS angestellt, dass die in dem zu fördernden Fluid enthaltenen Partikel beim Durchströmen des Lüfterrads mit einer zum Trägerteil hin gerichteten Kraftkomponente beaufschlagbar sind, so dass sich nahe des Trägerteils eine wesentlich höhere Partikelkonzentration einstellt.

Claims

Axial angeströmtes Radial-Lüfterrad (10; 110; 210), mit einem angetriebenen Trägerteil (18; 118; 218), das sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse (12;) erstreckt und eine Schaufelanordnung trägt, mit der eine im Wesentlichen axial gerichtete Eintrittströmung (SE) radial nach außen umlenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (20; 120; 220) der Schaufelanordnung zur Normalebene (15) der Drehachse (12; 112; 221) derart angestellt sind (Anstellwinkel WS), dass in dem zu fördernden Fluid enthaltene Partikel mit einer zum Trägerteil (18; 118; 218) hin gerichteten Kraftkomponente beaufschlagbar sind.
Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (20) der Schaufelanordnung einen Schaufelkranz mit radial innenliegenden Strömungs-Eintrittskanten (24) und radial außenliegenden Strömungs-Austrittskanten (26) bilden, wobei den Strömungs-Eintrittskanten (24) und Strömungs-Austrittskanten (26) jeweils ein Teilkreis zugeordnet ist.
Lüfterrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Strömungs-Eintrittskanten (24) von einem Nabenabschnitt (18, 16) des Trägerteils (18) ausgehend von diesem axial weg bis zu einer zum Trägerteil (18) im Wesentlichen parallel verlaufenden Schaufelkante (29) erstrecken.
Lüfterrad nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (120; 220) in Drehrichtung des Lüfterrads konvex gekrümmt sind.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lüfterradschaufel (120) auf ihrer Druckseite (146)zumindest einen leistenartigen Vorsprung hat, der zur Strömungsrichtung im Strömungskanal (128) zwischen den Schaufeln derart angestellt ist, dass die Strömung zumindest in Druckseitennähe axial auf das Trägerteil (118) zu ablenkbar ist und der in vorbestimmtem axialen Abstand (MS) zum Trägerteil (118) endet.
Lüfterrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Vorsprünge (48a, 48b) vorgesehen sind, die in einem im Wesentlichen gleichen axialen Abstand (MS) zum Trägerteil () enden.
Lüfterrad nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der betreffende Vorsprung (48) bis zur Strömungs-Eintrittskante (24) der Lüfterradschaufeln (20) geführt ist.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (118; 218) radial innerhalb der Lüfterradschaufeln (120; 220) einen weiteren Schaufelkranz mit vom Trägerteil (118; 218) vorstehenden Zusatzschaufeln (144; 244) trägt, wobei die axiale Erstreckung der Zusatzschaufeln (144; 244) geringer ist als die der Lüfterradschaufeln (120; 220).
Lüfterrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschaufeln auf dem Trägerteil im Wesentlichen senkrecht stehen.
Lüfterrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschaufeln (144; 244) zur Normalebene (115; 215) der Drehachse (112; 212) angestellt sind.
Lüfterrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzschaufeln (144) zur Normalebene (115) der Drehachse (112) positiv angestellt sind
Lüfterrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzschaufeln (244) zur Normalebene (215) der Drehachse (212) negativ angestellt sind.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (18; 118; 218) von einer Platte gebildet ist.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterradschaufeln (20) auf der dem Trägerteil (18) abgewandeten Seite einen Ring (21) tragen.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, die leistenartigen Vorsprünge (48) und/oder die Zusatzschaufeln (144; 244) eine Höhe haben, die bis zu 50% der axialen Erstreckung (H) der Lüfterradschaufeln (20) beträgt.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die leistenartigen Vorsprünge eine Höhe (HLV) im Bereich zwischen 0,5 und 2 mm haben.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel (WS) der Lüfterradschaufeln (20) bezüglich der Normalebene (15) zur Drehachse (12) in radialer Richtung variiert.
Radialgebläse mit einem Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 17, mit einem axialem Einlass (30), der mit der Drehachse (12) des Lüfterrads (10) fluchtet und einem Gehäuse (14), in den das Lüfterrad (10) derart eingepasst ist, dass es von einem Ringkanal (32) mit dem Auslass (34) umgeben ist, wobei der Ringkanal (32) eine Bodenfläche (36) hat, die sich eng an die radial außenliegenden Schaufelkanten (26) anschmiegt und axial zu der dem Trägerteil (18) am nächsten liegenden Kante (38) der Lüfterradschaufeln (20) um ein vorbestimmtes Maß (MS) beabstandet ist.
Radialgebläse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche (36) des Ringkanals (32) einen vorzugsweise einstellbaren Ringspalt (40) für das Abführen von abgeschiedenen Partikeln, wie Staub-, Wasser, Öl- oder Fettpartikeln, im zu fördernden Fluid begrenzt.
Radialgebläse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (40) von einer weiteren Ringkammer (42) zum Sammeln und Abführen der aus dem Fluid abgeschiedenen Partikel umgeben ist.