EP1961969A2

EP1961969A2 - Radial-Lüfterrad

Info

Publication number: EP1961969A2
Application number: EP08151624A
Authority: EP
Inventors: Josip Pavetic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2008-08-27
Also published as: EP1961969A3

Abstract

Beschrieben wird ein axial angeströmtes Radial-Lüfterrad zum Fördern eines mit Partikeln beladenen Strömungsmittels. Es hat ein angetriebenes Trägerteil, das sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse erstreckt und eine Schaufelanordnung mit einer Vielzahl von kranzartig im Umfangsabstand zueinander angeordneten Lüfterradschaufeln trägt. Die Lüfterradschaufeln weisen jeweils eine radial innenliegende Anströmkante und eine radial außenliegende Austrittskante auf. Zwischen den Lüfterradschaufeln sind radial nach außen gerichtete Strömungskanäle festgelegt, wodurch eine axiale Eintrittströmung radial nach außen umlenkbar ist. Um mit festen und/oder flüssigen Grobpartikeln beladene Strömungsmittel beim Durchströmen des Lüfterrads wirksam zu reinigen, hat das Trägerteil radial innerhalb der Lüfterradschaufeln zusätzliche vom Trägerteil axial vorstehende Zusatzschaufeln, die in Drehrichtung des Lüfterrads derart angestellt sind, dass in dem zu fördernden Fluid enthaltene Partikel mit einer zum Trägerteil hin gerichteten Kraftkomponente beaufschlagbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein axial angeströmtes Radial-Lüfterrad zum Fördern eines mit Partikeln beladenen Strömungsmittels, mit einem angetriebenen Trägerteil, das sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse erstreckt und eine Schaufelanordnung mit einer Vielzahl von kranzartig im Umfangsabstand zueinander angeordneten Lüfterradschaufeln trägt, die jeweils eine radial innenliegende Anströmkante und eine radial außenliegende Austrittskante aufweisen und zwischen denen radial nach außen gerichtete Strömungskanäle festgelegt sind, wodurch eine axiale Eintrittströmung radial nach außen umlenkbar ist.
Ein derartiges Radial-Lüfterrad ist beispielsweise aus den Dokumenten EP 0 615 069 A1 , EP 1 530 682 B1 oder DE 103 15 341 B4 bekannt.
Gemäß diesen bekannten Anordnungen sind verschiedene Maßnahmen ergriffen worden, um Partikel, die im zu fördernden Fluid bzw. Strömungsmittel enthalten sind, wirksam innerhalb des Radial-Lüfterrads abzuscheiden. Dabei wird mit plattenähnlichen Einsätzen gearbeitet, die bewirken sollen, dass die im Fluid enthaltenen Partikel, wie zum Beispiel Staub- oder Flüssigkeitspartikel, unter Einwirkung ihrer Massenkraft und dynamischer Kräfte, wie zum Beispiel der Coriolis-Kraft, beim Durchströmen des Lüfterrads so abgelenkt werden, dass sie auf einen zur Abscheidung der Partikel dienenden und radial außen liegenden Ringspalt in der Nähe des Trägerteils gelenkt werden.
Aus dem Dokument DE 15 03 650 A1 ist ein Lüfterrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass der im Fördermedium enthaltene Staub so durch das Laufrad geleitet wird, dass der Staub die Druckseite der Laufschaufeln nicht berührt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Radial-Lüfterrad derart weiterzubilden, dass es sich in besonderer Weise zur Reinigung von Fluid eignet, in dem besonders grobe Partikel, wie etwa große Wasser- oder sonstige Flüssigkeitstropfen oder grobe Staubpartikel enthalten sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird das Radial-Lüfterrad an derjenigen Stelle, an der die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids verhältnismäßig klein ist, mit Zusatzschaufeln ausgestattet, die auf diese Weise besonders wirksam dazu herangezogen werden können, vorrangig schwere Partikel im Fluid, die aufgrund ihrer Massenträgheit die Umlenkung der Strömung nicht mitmachen können, radial nach außen befördert werden können, und zwar an derjenigen Seite des Radial-Lüfterrads, an der sich in der Regel der Abscheide-Ringspalt befindet. Mit Grobpartikeln belastetes Fluid kann auf diese Weise mit einem höheren Wirkungsgrad gereinigt werden , und zwar selbst dann, wenn auf zusätzliche Maßnahmen zur Partikelabscheidung an den Lüfterradschaufeln verzichtet wird, wie sie beispielsweise aus den Dokumenten EP 0 615 069 A1 oder EP 1 530 682 B1 bekannt sind. Die auf diese Weise angestellten Zusatzschaufeln beeinträchtigen den Strömungswiderstand und damit den Wirkungsgrad des Radial-Lüfterrads nur unwesentlich, da sie an einer ohnehin gering durchströmten Stelle angeordnet sind.
Die auf die abzuscheidenden Partikel einwirkende, auf das Trägerteil hin gerichtete Kraftkomponente kann grundsätzlich auf verschiedene Art und Weise erzeugt werden, beispielsweise durch von den Zusatzschaufeln induzierte Strömungskräfte. Eine besonders wirksame Partikelabscheidung für schwere Partikel ergibt sich jedoch erfindungsgemäß durch den von den Zusatzschaufeln auf die Partikel eingebrachten Impuls, der eine Komponente hat, die auf das Trägerteil zu gerichtet ist. Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass mit diesen Maßnahmen bei mit Grobstaub beladenen Fluiden Abscheidungswirkungsgrade erzielbar sind, die um den Faktor 2 über den herkömmlichen Gebläsen liegen.
Eine Steigerung des Wirkungsgrads lässt sich mit den Maßnahmen des Anspruchs 2 erzielen. Dabei wird auch den Hauptschaufeln eine die Partikel mit einem bestimmten, gerichteten Impuls verabreichende Funktion übertragen. Die auf diese Weise angestellten Lüfterradschaufeln beeinträchtigen den Strömungswiderstand und damit den Wirkungsgrad des Radial-Lüfterrads ebenfalls nur unwesentlich. Auch bei dieser Ausgestaltung können Hilfsstege an den Lüfterradschaufeln entfallen, wodurch der Strömungswiderstand im Radial-Lüfterrad sehr klein gehalten werden kann.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Radial-Lüfterrads, welches sich in besonderer Weise zur Reinigung von Fluid mit einem Mix aus Partikeln verschiedener Größe eignet, ist Gegenstand des Anspruchs 3. Bei dieser Weiterbildung werden die schwereren Partikel nach wie vor im Zentrum des Radial-Lüfterrads von den Zusatzschaufeln zum Abscheide-Ringspalt befördert, während die gewichtsmäßig kleineren Partikel über die leistenartigen Vorsprünge an den Arbeits- bzw. Druckseiten der Lüfter-Radschaufeln bei der radialen Durchströmung allmählich in Richtung Trägerteil und damit zum Abscheide-Ringspalt hin gedrängt werden. Es hat sich herausgestellt, dass diese Weiterbildung besonders wirksam zur Reinigung von Fluid geeignet ist, das mit flüssigen und festen Partikeln gleichzeitig belastet ist. Dabei ergibt sich der weitere zusätzliche Vorteil, dass nicht nur die Lüfterradschaufeln insgesamt, sondern auch die leistenartigen Vorsprünge eine höhere Standzeit bekommen, da die für den Verschleiß vorrangig verantwortlichen Partikel von den Zusatzschaufeln abgeschieden werden.
Eine weitere Verbesserung der Abscheideleistung ergibt sich mit der Weiterbildung des Anspruchs 4. Durch die Staffelung der leistenartigen Vorsprünge kann jede Leiste individuell so ausgelegt werden, dass sie die speziell an dieser axialen Stelle des Lüfterrads vorliegende Partikelfraktion wirksam erfasst und abscheidet.
Mit der Ausgestaltung des Anspruchs 6 ergibt sich eine weitgehend rotationssymmetrische Anordnung, mit dem weiteren Vorteil, dass die einzelnen Schaufeln mit identischer Form und damit preisgünstiger hergestellt werden können.
Für die Gestaltung der Zusatzschaufeln und/oder der Lüfterradschaufeln ist keine bestimmte Formgebung vorgeschrieben. Diese kann je nach erforderlicher Durchsatzleistung und/oder Zusammensetzung des zu reinigenden Fluids nach bekannten strömungsmechanischen Kriterien gestaltet werden.
Vorzugsweise werden die Zusatzschaufeln zu den Lüfterradschaufeln in Umfangsrichtung versetzt, und zwar vorzugsweise derart, dass die von den radial äußeren Bereichen der Zusatzschaufeln erfassten schweren Partikel bei ihrer radial nach außen gerichteten Bewegung nicht auf die Stirnkante der Lüfterradschaufeln treffen. Dieser Effekt kann in einfacher Weise auch dadurch erreicht werden, dass die Lüfterradschaufeln und die Zusatzschaufeln in radialer Richtung eine Überdeckung bzw. Überlappung haben.
Die Weiterbildung des Anspruchs 10 wirkt sich positiv auf die Strömungsverluste des Radial-Lüfterrads aus, ohne dass der Abscheide-Wirkungsgrad spürbar kleiner wird.
Wenn die Lüfterradschaufeln auf der dem Trägerteil abgewandten Seite eine Ringscheibe tragen, erhält das Radial-Lüfterrad eine höhere Stabilität, so dass die Nabe des Trägerteils flacher ausgebildet werden kann und mehr Gestaltungsspielraum bei der Konstruktion der Lüfterradschaufeln verbleibt. Gleichzeitig können die Zusatzschaufeln im Zentrum mit einer größeren axialen Streckung ausgebildet werden, wodurch deren Effektivität gesteigert wird.
Eine vorteilhafte Gestaltung des Radialgebläses, in welches ein erfindungsgemäßes Radial-Lüfterrad eingebaut werden kann, ist Gegenstand der Ansprüche 16 bis 19.
Aus dem Dokument DE 1 503 650 A1 ist ein Radial-Lüfterrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Draufsicht des Radial-Lüfterrads gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 eine schematische Ansicht des Teilschnitts gemäß II-II in Figur 1;
Figur 3 eine schematische Schnittansicht des Laufrads gemäß Figur 1 bei einer Schnittführung entlang der Linie III-III in Figur 1;
Figur 4 eine schematische Schnittansicht gemäß IV-IV in Figur 1;
Figur 5 eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Radial-Lüfterrads gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 6 eine schematische Schnittansicht der Lüfterrads gemäß Figur 5; sowie
Figur 7 eine schematische Schnittansicht eines Radialgebläses mit eingebautem erfindungsgemäßem Radial-Lüfterrad.

In den Figuren ist mit dem Bezugszeichen 10 allgemein ein axial angeströmtes Radial-Lüfterrad bzeichnet, 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 Durschströmen des Lüfterrads weitgehend abzuscheiden.
Das Lüfterrad 10 hat eine Drehachse 12, die - wie man am besten anhand der Figur 7 erkennt - bei der Montage in einem Lüfterradgehäuse 14 z.B. vertikal ausgerichtet ist. Eine mit 16 bezeichnete Nabe sitzt drehfest auf einer nicht gezeigten Antriebswelle mit der Achse 12 und sie trägt eine 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 zur Drehachse 12 parallel ausgerichtet, jedoch zu einer die Drehachse 12 enthaltenden Axialebene 22, wie z.B. die Zeichenebene der Figur 7, angestellt sind, damit sie beim Drehen des Lüfterrads 10 mit der Drehrichtung V eine radial nach außen gerichtete Förderströmung erzeugen.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen 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 1 bis 3 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 3 und 7). Auf der dem Trägerteil 18 abgewandeten Seite tragen die Lüfterradschaufeln 20 eine Ringscheibe 21.
Die Formgebung der Lüfterradschaufeln 20 kann -je nach Lüfterkonstruktion - in weiten Grenzen variieren. Wenn die Lüfterradschaufeln 20 - wie 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.
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 3 und Figur 7) definiert.
Wie sich aus der Figur 7 ergibt, ist das Lüfterrad 10 in das Gehäuse 14 des Radialgebläsesso eingebaut, dass es unterhalb eines axialen Einlasstrichters 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 eine Bodenfläche 36, die sich eng 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 7 ergibt, ist die Bodenfläche 36 des Ringkanals 32 zu einer dem Trägerteil 14 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.
Damit das bei 30 einströmende Fluid während des Durchströmens des Radialgebläses wirksam von vorrangig groben bzw. schweren festen oder flüssigen Partikeln gereinigt werden kann, sind am Trägerteil bzw. (bei der Variante nach Figur 7 an der Nabe 16) radial innerhalb der Lüfterradschaufeln 20 zusätzliche vom Trägerteil 18 axial vorstehende Zusatzschaufeln 44 angebracht. Diese sind 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.
Vorzugsweise ist die Weite MS des Ringspalts 40 einstellbar, so dass eine Einstellung auf und eine Anpassung an die Art und die Menge der abzuscheidenden Partikel aus dem Fluid ermöglicht ist.
Wie sich im Einzelnen aus Figur 2 ergibt, ist der im WA bezeichnete Anstellwinkel keiner als 90°, und er liegt -je nach Art des Fluids und der darin enthaltenen Verunreinigungen und je nach Drehzahl und/oder Strömungsgeschwindigkeit im Lüfterrad vorzugsweise zwischen 45 und 80°. Der Anstellwinkel WA wir in Abhängigkeit von der Partikelgröße bzw. der Partikelgrößenverteilung gewählt, damit die PartikelAbscheidung ein Maximum erhält.
Um die Wirkung der Zusatzschaufeln 44 möglichst groß zu halten, sind sie zu den Lüfterradschaufeln 20 in Umfangsrichtung versetzt, und zwar derart, dass die von den Zusatzschaufeln 44 abgelenkten Partikel unter Einwirkung der strömungsmechanischen und sonstigen dynamischen Kräfte nicht auf die Anströmkanten 24 der Lüfterradschaufeln 20 treffen. Die Zusatzschaufeln 44 können sich auch in radialer Richtung mit den Lüfterradschaufeln 20 überlappen.
Wie gezeigt, haben die Zusatzschaufeln 44 eine axiale Erstreckung EA, die geringer ist als die Höhe H der Lüfterradschaufeln 20. Vorzugsweise haben die Zusatzschaufeln 44 eine Höhe EA, die bis zu 50%, vorzugsweise bis zu 30% der axialen Erstreckung H der Lüfterradschaufeln 20 beträgt.
Zur zusätzlichen Verbesserung des Abscheidegrads hat bei den gezeigten Ausführungsformen jede Lüfterradschaufel 20 auf ihrer Arbeits- bzw Druckseite zumindest einen leistenartigen Vorsprung 48, 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 dem in Figur 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel 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 3 - zum Trägerteil 18 enden.
Die leistenartigen Vorsprünge 48 haben vorzugsweise eine Höhe HLV - siehe Figur 4 - , die bis zu 50% der axialen Erstreckung H der Lüfterradschaufeln 20 beträgt. Versuche haben gezeigt, dass die Höhe HLV der leistenartigen Vorsprünge das Maß von 8 mm nicht übersteigen sollten.
Wie die Figur 4 zeigt, ist der Neigungswinkel WN, unter dem die Vorsprünge 48a, 48b zur Schaufelfläche 46 angestellt sind, beispielsweise zu 90° eingestellt. 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 24 geführt, sie können aber auch vor der Kante 24 enden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 sind die Zusatzschaufeln 44 ebenso wie die Lüfterradschaufeln 20 gerade bzw. eben ausgebildet. In den Figuren 5 und 6 ist eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Lüfterrads gezeigt. Dabei sind diejenigen Komponenten, die den Bestandteilen des Lüfterrads der Figuren 1 bis 4 entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, denen aber eine "1" vorangestellt ist.
Bei dieser Variante sind die Schaufeln 120 und 144 gekrümmt, und zwar in Drehrichtung konvex. Die Lüfterradschaufeln 120 und/oder die Zusatzschaufeln 144 können aber auch gerade oder in Drehrichtung des Lüfterrads konkav oder S-förmig gekrümmt sein.
Die Variante der Figuren 5 und 6 ist wieder mit den leistenartigen Vorsprüngen 148a, 148b ausgestattet. Diese können aber auch entfallen - wie das in Figur 7 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist - oder eine andere Form erhalten, beispielsweise bogenförmig geführt sein, wie das auf der rechten Seite der Figur 6 mit gestrichelten Linien angedeutet ist.
Selbstverständlich sind Abweichungen von den beschriebenen Ausführungsfromen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So können beispielsweise die Lüfterradschaufeln 20, 120 der Schaufelanordnung zur Normalebene der Drehachse 12, d.h. zur Ebene des Trägerteils 18, 118 derart unter einem Winkel WS (siehe Figur 4), der kleiner ist als 90°, angestellt sein, dass in dem zu fördernden Fluid enthaltene Partikel mit einer zum Trägerteil 18 hin gerichteten Kraftkomponente beaufschlagbar sind. Dieser Anstellwinkel WS kann in radialer Richtung auch variieren. Es hat sich herausgestellt, dass der Anstellwinkel WS vorzugsweise so gewählt wird, dass gilt: $(90 ° - WS) \leq (90 ° - WA) 2$
Vorzugsweise liegt der Anstellwinkel WS der Lüfterradschaufeln bei 75°.
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.
In vielen Fällen bestehen die Lüfterradschaufeln 20 ebenso wie die Zusatzschaufeln 44 aus Stahlblech, wobei der Werkstoff entsprechend den Umgebungsbedingungen im Einstz des Radial-Lüfterrads abgestimmt wird. Es können selbstverständlich andere Materialien verwendet werden, je nach dem, welche Eigenschaften im Langzeiteinsatz gefordert sind.
In den schematischen Zeichnungen ist die Dicke der Lüfterradschaufeln 20, 120 und Zusatzschaufeln 44, 144 nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. Entgegen der Dartellung in den Figuren 2 und 4 beträgt die Dicke D44 der Zusatzschaufeln etwa das Dreifache der Dicke D20 der Lüfterradschaufeln. Das heißt, bei einer Dicke D20 der Lüfterradschaufeln 20 von beispielsweise 5 mm (was für ein Lüfterrad von bis zu 1000 mm Durchmesser realistisch ist) beträgt die Dicke D44 der Zusatzschaufeln etwa 15 mm. Auf diese Weise wird den unterschiedlichen Verschleißbealastungen der Schaufelgruppen Rechnung getragen.
Die Erfindung schafft somit ein axial angeströmtes Radial-Lüfterrad zum Fördern eines mit Partikeln beladenen Strömungsmittels. Es hat ein angetriebenes Trägerteil, das sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse erstreckt und eine Schaufelanordnung mit einer Vielzahl von kranzartig im Umfangsabstand zueinander angeordneten Lüfterradschaufeln trägt. Die Lüfterradschaufeln weisen jeweils eine radial innenliegende Anströmkante und eine radial außenliegende Austrittskante auf. Zwischen den Lüfterradschaufeln sind radial nach außen gerichtete Strömungskanäle festgelegt, wodurch eine axiale Eintrittströmung radial nach außen umlenkbar ist. Um mit festen und/oder flüssigen Grobpartikeln beladene Strömungsmittel beim Durchströmen des Lüfterrads wirksam zu reinigen, hat das Trägerteil radial innerhalb der Lüfterradschaufeln zusätzliche vom Trägerteil axial vorstehende Zusatzschaufeln, die in Drehrichtung des Lüfterrads derart angestellt sind, dass in dem zu fördernden Fluid enthaltene Partikel mit einer zum Trägerteil hin gerichteten Kraftkomponente beaufschlagbar sind.

Claims

Axial angeströmtes Radial-Lüfterrad (10) zum Fördern eines mit Partikeln beladenen Strömungsmittels, mit einem angetriebenen Trägerteil (18; 118), das sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse (12) erstreckt und eine Schaufelanordnung mit einer Vielzahl von kranzartig im Umfangsabstand zueinander angeordneten Lüfterradschaufeln (20; 120) trägt, die jeweils eine radial innenliegende Anströmkante (24) und eine radial außenliegende Austrittskante (26) aufweisen und zwischen denen radial nach außen gerichtete Strömungskanäle (28) festgelegt sind, wodurch eine axiale Eintrittströmung (SE) radial nach außen umlenkbar ist, wobei das Trägerteil (18; 118) radial innerhalb der Lüfterradschaufeln (20; 120) zusätzliche vom Trägerteil (18; 118) axial vorstehende Zusatzschaufeln (44; 144) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschaufeln (44; 144) in Drehrichtung (V) des Lüfterrads (10) derart angestellt sind, dass in dem zu fördernden Fluid enthaltene Partikel mit einer zum Trägerteil (18; 118) hin gerichteten Kraftkomponente beaufschlagbar sind.
Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterradschaufeln (20) der Schaufelanordnung zur Normalebene (18) der Drehachse (12) derart angestellt sind (Winkel WS), dass in dem zu fördernden Fluid enthaltene Partikel mit einer zum Trägerteil (18) hin gerichteten Kraftkomponente beaufschlagbar sind.
Lüfterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lüfterradschaufel (20) auf ihrer Druckseite (46) zumindest einen leistenartigen Vorsprung (48; 148) hat, der zur Strömungsrichtung im Strömungskanal (28) zwischen den Schaufeln derart angestellt ist, dass die Strömung zumindest in Druckseitennähe axial auf das Trägerteil (18; 118) zu ablenkbar ist und der in einem vorbestimmten axialen Abstand (MS) zum Trägerteil (18) endet.
Lüfterrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Vorsprünge (48a, 48b) vorgesehen sind, die in einem im Wesentlichen gleichen axialen Abstand (WS) zum Trägerteil (18) enden.
Lüfterrad nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der betreffende Vorsprung (48) bis zur Strömungs-Eintrittskante (24) der Lüfterradschaufeln (20) geführt ist.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterradschaufeln (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 (24a,26a) zugeordnet ist.
Lüfterrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Strömungs-Eintrittskanten (24) von einem Nabenabschnitt (16) des Trägerteils (18) ausgehend von diesem axial weg bis zu einer zum Trägerteil (18) im Wesentlichen parallel verlaufenden Schaufelkante (29) erstrecken.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterradschaufeln (120) und/oder die Zusatzschaufeln (144) in Drehrichtung des Lüfterrads konvex, konkav oder S-förmig gekrümmt sind.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschaufeln (44; 144) zu den Lüfterradschaufeln (20; 120) in Umfangsrichtung versetzt sind.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschaufeln (44; 144) eine axiale Erstreckung (EA) haben, die geringer ist als die der Lüfterradschaufeln (20; 120).
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (18) von einer Platte gebildet ist.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterradschaufeln (20; 120) auf der dem Trägerteil (18; 118) abgewandeten Seite eine Ringscheibe (21; 121) tragen.
Lüfterrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkreisschar der Strömungs-Eintrittskanten (24) einen Zylinder- oder Kegelstumpfmantel mit einem kleinen Kegelwinkel (WK) definiert.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, die leistenartigen Vorsprünge (48) eine Höhe HLV aufweisen, die bis zu 50% der axialen Erstreckung (H) der Lüfterradschaufeln (20) beträgt.
Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschaufeln (44) eine Höhe EA aufweisen, die bis zu 50%, vorzugsweise bis zu 30% der axialen Erstreckung (H) der Lüfterradschaufeln (20) beträgt.
Radialgebläse mit einem Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mit einem axialem Einlass (30), der mit der Drehachse 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 Spaltmaß MS beabstandet ist.
Radialgebläse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche (36) des Ringkanals (32) einen Radialspalt (40) für das Abführen von abgeschiedenen Partikeln, wie Staub-, Wasser, Öl- oder Fettpartikeln, im zu fördernden Fluid begrenzt.
Radialgebläse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Weite MS des Radialspalts (40) einstellbar ist.
Radialgebläse nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (40) von einer weiteren Ringkammer (42) zum Sammeln und Abführen der aus dem Fluid abgeschiedenen Partikel umgeben ist.