EP2455618A2 - Axiallüfter mit vorgeschalteter Anschlusshaube und einem nachgeschalteten Leitapparat - Google Patents

Axiallüfter mit vorgeschalteter Anschlusshaube und einem nachgeschalteten Leitapparat Download PDF

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EP2455618A2
EP2455618A2 EP11184342A EP11184342A EP2455618A2 EP 2455618 A2 EP2455618 A2 EP 2455618A2 EP 11184342 A EP11184342 A EP 11184342A EP 11184342 A EP11184342 A EP 11184342A EP 2455618 A2 EP2455618 A2 EP 2455618A2
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EP
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axial fan
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axial
fan
guide wall
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EVG Lufttechnik GmbH
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    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
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    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/545—Ducts

Definitions

  • the invention relates to an axial fan, as it can be used in a drying plant of a brick plant.
  • the FIG. 1 is a plan view of a section of a drying system for bricks according to the prior art.
  • the drying plant is, in simple terms, a long channel which is delimited laterally by two walls 5. Between the walls 5 to be dried brick 1 on trolley (not visible in FIG. 1 ). In the drying plant circulates hot drying air, which absorbs the water contained in the bricks. The direction of movement of the brick 1 is in FIG. 1 indicated by an arrow with the reference numeral 3.
  • the drying plant is so long that the brick 1 after passing through the desired dryness achieved. Due to the high enthalpy of evaporation and the high boiling point of water, the energy requirements of these drying systems is very high.
  • a plurality of fans 6 designed as so-called free-runners with upstream connection hood 9 are arranged in the drying system.
  • the fan 6 sucks through the connection hood 9, the drying air through the bricks 1 and promotes them through a radial blow-out 11 back into the drying plant. As a result, a forced circulation of the drying air through the brick 1 is achieved, which accelerates drying and reduces the energy requirement.
  • the invention has for its object to provide a fan that is suitable for use in brickworks, which allows energy savings compared to the conventional freewheelers and at the same time significantly increases the output of the drying plant on dried bricks.
  • an axial fan comprising a fan, a the fan impeller upstream connection cap, characterized in that the fan wheel, a nozzle is connected downstream, and that the fan and the nozzle are arranged in a housing.
  • the swirl of emerging from the fan air drying air is removed, which significantly reduces the energy consumption for the drive of the fan.
  • the drying air flows controlled because of the housing and forcibly by the fan and the nozzle, so that the drive power demand at the same volume flow of the drying air by about 8% to 12% reduced.
  • the volume flow can be increased, thereby making it possible to lower the temperature of the drying air and to reduce the energy requirement.
  • the axial fan according to the invention builds more compact than an idler, especially in the axial direction, so that the retrofitting of existing drying systems is easily possible.
  • hub ratios can be in one area between 0.2 and 0.5, preferably between 0.3 and 0.4 realize.
  • the fan is driven by a drive shaft and the fan is mounted on the drive shaft.
  • This indirect drive via a drive shaft has the advantage that the electric motor consuming considerable space is not present in the intake area of the fan wheel. As a result, smaller hub ratios can be realized. Lengths of a drive shaft of more than one meter and even in some cases of more than two meters have proven to be advantageous in many systems.
  • the entrance surface of the connection hood is rectangular or square. It is adjust the height of the entrance surface to the height of the stacked tiles.
  • one or more circumferential seals which is formed for example in the form of a sealing lip or brush seal, may be attached to the entry surface of the connection hood.
  • a fan 19 of the axial fan 7 is surrounded by a cylindrical housing 18.
  • the housing 18 prevents that promoted by the fan 19 drying air can escape laterally.
  • the housing 18 serves for fastening the guide vanes 21 of a downstream distributor 23.
  • the distributor 23 or its guide vanes 21 serve to remove a swirl present in the drying air at the outlet from the fan 19 in order to increase the static pressure.
  • a nozzle-shaped diameter constriction 31 is formed in the housing 18.
  • FIG. 2 a hub 25 of the fan 19 can be seen.
  • the hub ratio is the ratio between the diameter of the hub 25 and the outer diameter of the fan 19.
  • the drying air flowing out of the diffuser 23 is deflected by approximately 90 °. This deflection is in FIG. 2 indicated by two curved arrows (without reference numeral).
  • the intake duct 11 comprises a mushroom-shaped first guide wall 13 and a funnel-shaped second guide wall 15.
  • the first guide wall 13 and the second guide wall 15 are rotationally symmetrical structures. They limit the blow-out diffuser 9 and redirect the sucked-in drying air.
  • a longitudinal axis of the axial fan according to the invention is in the FIG. 2 provided with the reference numeral 17.
  • the fan 19 is mounted on a drive shaft 27.
  • the drive shaft 27 may advantageously be rotatably mounted in the second guide wall 13, so that as a result the fan 19 is cantilevered on the drive shaft 27.
  • a bearing for the drive shaft 27 is provided in the center of the distributor 23, in the center of the distributor 23, a bearing for the drive shaft 27 is provided.
  • the drive shaft 27 is in FIG. 2 shown cut. However, it actually protrudes through the wall 5 and is coupled to the end, not shown, behind the wall 5 with an electric motor.
  • connection cap 9 An entry surface 33 of the connection cap 9 is rectangular and in particular matched to the height of the stack of bricks 1, so that all bricks 1, which are moved past the connection cap 9, are uniformly flowed through by drying air.
  • the ratio of a circular entrance surface F E and an exit surface (cylinder lateral surface) F A of the radial exhaust diffuser 11 is preferably less than 0.5, more preferably between 0.3 and 0.45.
  • FIG. 3 an isometric view of the axial fan 7 according to the invention is shown.

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Abstract

Es wird ein Axiallüfter für den Einsatz in Trocknungsanlagen von Ziegeleien vorgeschlagen, der eine verbesserte Umwälzung der Trocknungsluft erlaubt und dadurch bessere Trocknungsergebnisse bei geringerem Energieeinsatz ermöglicht.

Description

    Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft einen Axiallüfter, wie er in einer Trocknungsanlage eines Ziegelwerks eingesetzt werden kann. Die Figur 1 ist eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Trocknungsanlage für Ziegel nach dem Stand der Technik.
  • Die Trocknungsanlage ist, vereinfacht ausgedrückt, ein langer Kanal, der seitlich von zwei Wänden 5 begrenzt wird. Zwischen den Wänden 5 werden die zu trocknenden Ziegel 1 auf Transportwagen (nicht sichtbar in Figur 1) hindurchgefahren. In der Trocknungsanlage zirkuliert heiße Trocknungsluft, welche das in den Ziegeln befindliche Wasser aufnimmt. Die Bewegungsrichtung der Ziegel 1 ist in Figur 1 durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 3 angedeutet.
  • Die Trocknungsanlage ist so lang, dass die Ziegel 1 nach dem Durchfahren derselben die gewünschte Trockenheit erreicht haben. Aufgrund der großen Verdampfungsenthalpie und der hohen Siedetemperatur von Wasser, ist der Energiebedarf dieser Trocknungsanlagen sehr groß. Um die Trocknung der Ziegel 1 zu intensivieren, sind in der Trocknungsanlage mehrere als sogenannte Freiläufer ausgebildete Lüfter 6 mit vorgeschalteter Anschlusshaube 9 angeordnet.
  • Der Lüfter 6 saugt durch die Anschlusshaube 9 die Trocknungsluft durch die Ziegel 1 an und fördert sie durch einen radialen Ausblaskanal 11 zurück in die Trocknungsanlage. Dadurch wird eine zwangsweise Zirkulation der Trocknungsluft durch die Ziegel 1 hindurch erreicht, was Trocknung beschleunigt und den Energiebedarf reduziert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lüfter bereitzustellen, der für den Einsatz in Ziegelwerken geeignet ist, welcher im Vergleich mit den herkömmlichen Freiläufern eine Energieeinsparung ermöglicht und gleichzeitig den Ausstoß der Trocknungsanlage an getrockneten Ziegeln deutlich erhöht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Axiallüfter, umfassend ein Lüfterrad, einen dem Lüfterrad vorgeschalteten Anschlusshaube dadurch gelöst, dass dem Lüfterrad ein Leitapparat nachgeschaltet ist, und dass das Lüfterrad und der Leitapparat in einem Gehäuse angeordnet sind.
  • Durch den Einsatz eines Axiallüfters und eines Leitapparats mit einem Gehäuse wird der Drall der aus dem Lüfterrad austretenden Trocknungsluft herausgenommen, was den Energiebedarf für den Antrieb des Lüfterrads deutlich reduziert. Außerdem strömt die Trocknungsluft wegen des Gehäuses kontrolliert und zwangsweise durch das Lüfterrad und den Leitapparat, so dass sich der Antriebsleistungsbedarfs bei gleichem Volumenstrom der Trocknungsluft um etwa 8% bis 12 % verringert. Alternativ kann bei gleicher Antriebsleistung der Volumenstrom erhöht werden, dadurch ist es möglich, die Temperatur der Trocknungsluft herabzusetzen und den Energiebedarf herabzusetzen.
  • Der erfindungsgemäße Axiallüfter baut vor allem in axialer Richtung kompakter als ein Freiläufer, so dass die Nachrüstung bestehender Trocknungsanlagen problemlos möglich ist. Diese Effekte verbessern die Wirtschaftlichkeit einer mit erfindungsgemäßen Axiallüftern ausgerüsteten Trocknungsanlage und stellen einen erheblichen Beitrag zur Ressourcenschonung bei der Herstellung von Mauerziegeln und anderen Ziegeln dar.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Verhältnis zwischen einer kreisförmigen Eintrittsfläche FE und einer Austrittsfläche (Zylindermantelfläche) FA des radialen Ausblasdiffusors kleiner oder gleich 0,5 ist, so dass eine deutliche Verzögerung der Trocknungsluft erreicht wird. In Folge dessen werden die Druckverluste reduziert. Selbstverständlich ist bei der Gestaltung von erster und zweiter Leitwand des Ausblasdiffusors darauf zu achten, dass sich die Strömung nicht von der zweiten Leitwand ablöst. Solche Strömungsablösungen erhöhen den Strömungswiderstand und sind daher unerwünscht.
  • Eine wichtige Voraussetzung zur Erzielung eines guten Wirkungsgrads des Axiallüfters ist ein möglichst kleines Nabenverhältnis des Lüfterrads. Dies bedeutet, dass die Nabe des Lüfterrads bezogen auf den Außendurchmesser des Lüfterrads möglichst klein ist. Bei dem erfindungsgemäßen Axiallüfter lassen sich Nabenverhältnisse in einem Bereich zwischen 0,2 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,4, realisieren.
  • Solche kleinen Nabenverhältnisse lassen sich nur realisieren, wenn die Anströmung des Lüfterrads nicht durch einen im Luftstrom liegenden Elektromotor gestört wird.
  • Eine weitere Verbesserung und Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwindigkeit wird erreicht, wenn die Leitschaufeln des Leitapparats an einer Eintrittskante konkav gekrümmt sind. Dabei hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn eine Tiefe der Leitschaufeln in einem Bereich zwischen 50% und 85% der Länge der Leitschaufeln ein Minimum aufweist. Nähere Einzelheiten zur Gestaltung der Leitschaufeln des Leitapparats sind in der Patentanmeldung DE 10 2007 025 696.7 der gleichen Anmelderin beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lüfterrad von einer Antriebswelle angetrieben wird und das Lüfterrad auf der Antriebswelle befestigt ist. Dieser indirekte Antrieb über eine Antriebswelle hat den Vorteil, dass der doch einen erheblichen Bauraum beanspruchende Elektromotor nicht in dem Ansaugbereich des Lüfterrads vorhanden ist. Dadurch können kleinere Nabenverhältnisse realisiert werden. In vielen ausgeführten Anlagen haben sich Längen einer Antriebswelle von mehr als einem Meter und sogar teilweise von mehr als zwei Metern als vorteilhaft erwiesen.
  • Damit die zu trocknenden Ziegel bestmöglich über die gesamte Höhe der aufeinander gestapelten Ziegel angeströmt wird, ist es vorteilhaft, wenn die Eintrittsfläche der Anschlusshaube rechteckig oder quadratisch ist. Dabei ist die Höhe der Eintrittsfläche auf die Höhe der aufeinander gestapelten Ziegel abzustimmen.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können an der Eintrittsfläche der Anschlusshaube Mittel zur Vergleichmäßigung der Strömung, eine oder mehrere umlaufende Dichtungen, die beispielsweise in Form einer Dichtlippe oder Bürstendichtung ausgebildet ist, angebracht sein.
  • Dadurch wird eine gleichmäßige Durchströmung der zu trocknenden Ziegel sichergestellt, was sich positiv auf die Qualität der Ziegel und den Energiebedarf der Trocknungsanlage auswirkt.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung und deren Beschreibung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
    • Zeichnungen
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Draufsicht auf eine Trocknungsanlage für Ziegel mit einem Lüfter und mit einem vorgeschalteten Anschlusshaube nach dem Stand der Technik,
    Fig. 2
    einen Horizontalschnitt durch den erfindungsgemäßen Axiallüfter und
    Fig. 3
    eine isometrische Darstellung eines erfindungsgemäßen Axiallüfters.
  • Die in den Figuren 2 und 3 verwendeten Bezugszeichen entsprechen den im Zusammenhang mit der Figur 1 verwendeten.
  • In der Figur 2 ist der Strömungsweg der Trocknungsluft gut zu erkennen. Über die Anschlusshaube 9 wird die Trocknungsluft von einem erfindungsgemäßen Axiallüfter 7 angesaugt.
  • Ein Lüfterrad 19 des Axiallüfters 7 ist von einem zylindrischen Gehäuse 18 umgeben. Das Gehäuse 18 verhindert, dass die vom Lüfterrad 19 geförderte Trocknungsluft seitlich ausweichen kann. Des Weiteren dient das Gehäuse 18 zur Befestigung der Leitschaufeln 21 eines nachgeschalteten Leitapparats 23. Der Leitapparat 23 bzw. dessen Leitschaufeln 21 dienen dazu, einen in der Trocknungsluft vorhandenen Drall am Austritt aus dem Lüfterrad 19 herauszunehmen, um den statischen Druck zu erhöhen.
  • Am Übergang zwischen der Anschlusshaube 9 und dem Gehäuse 18 ist eine düsenförmige Durchmesserverengung 31 im Gehäuse 18 ausgebildet.
  • In Figur 2 ist eine Nabe 25 des Lüfterrads 19 zu erkennen. Grundsätzlich ist es wünschenswert, ein möglichst kleines Nabenverhältnis zu erreichen, da im Bereich der Nabe keine Luft mit axialer Strömungsrichtung den Axiallüfter verlassen kann und somit der Wirkungsgrad und die Leistungsfähigkeit des Axiallüfters mit zunehmendem Nabendurchmesser kleiner werden. Das Nabenverhältnis ist das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Nabe 25 und dem Außendurchmesser des Lüfterrads 19.
  • In dem erfindungsgemäßen radialen Ausblasdiffusor 9 wird die aus dem Leitapparat 23 strömende Trocknungsluft um annähernd 90° umgelenkt Diese Umlenkung ist in Figur 2 durch zwei gekrümmte Pfeile (ohne Bezugszeichen) angedeutet.
  • Der Ansaugkanal 11 umfasst eine pilzförmige erste Leitwand 13 und eine trichterförmige zweite Leitwand 15. Die erste Leitwand 13 und die zweite Leitwand 15 sind rotationssymmetrische Gebilde. Sie begrenzen den Ausblasdiffusor 9 und lenken die angesaugte Trocknungsluft um.
  • Eine Längsachse des erfindungsgemäßen Axiallüfters ist in der Figur 2 mit dem Bezugszeichen 17 versehen.
  • Wie aus der Figur 2 gut zu erkennen ist, ist das Lüfterrad 19 auf einer Antriebswelle 27 befestigt. Die Antriebswelle 27 kann vorteilhafter Weise in der zweiten Leitwand 13 drehbar gelagert sein, so dass im Ergebnis das Lüfterrad 19 fliegend auf der Antriebswelle 27 gelagert ist. Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass im Zentrum des Leitapparats 23 ein Lager für die Antriebswelle 27 vorgesehen ist.
  • Die Antriebswelle 27 ist in Figur 2 geschnitten dargestellt. Sie ragt tatsächlich aber durch die Wand 5 hinaus und ist an dem nicht dargestellten Ende hinter der Wand 5 mit einem Elektromotor gekoppelt.
  • Eine Eintrittsfläche 33 der Anschlusshaube 9 ist rechteckig und insbesondere auf die Höhe des Stapels von Ziegeln 1 abgestimmt, so dass alle Ziegel 1, die an der Anschlusshaube 9 vorbeibewegt werden, gleichmäßig von Trocknungsluft durchströmt werden.
  • Das Verhältnis einer kreisförmigen Eintrittsfläche FE und einer Austrittsfläche (Zylindermantelfläche) FA des radiale Ausblasdiffusors 11 ist bevorzugt kleiner als 0,5, besonderes bevorzugt zwischen 0,3 und 0,45.
    In Figur 3 ist eine isometrische Darstellung des erfindungsgemäßen Axiallüfters 7 dargestellt.

Claims (16)

  1. Axiallüfter umfassend ein Lüfterrad (19) und einen dem Lüfterrad (19) vorgeschalteten Anschlusshaube (9), dadurch gekennzeichnet, dass dem Lüfterrad (19) ein Leitapparat (23) nachgeschaltet ist, dass das Lüfterrad (19) und der Leitapparat (23) in einem Gehäuse (18) mit dem Lüfterrad (19) angeordnet sind, und dass dem Leitapparat (23) ein radialer Ausblasdiffusor (11) nachgeschaltet ist.
  2. Axiallüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis (FE/FA) zwischen einer kreisförmigen Eintrittsfläche (FE) und einer Austrittsfläche (FA) des Ausblasdiffusors (11) kleiner oder gleich 0,5 ist.
  3. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblasdiffusor (11) eine erste Leitwand (13) und eine zweite Leitwand (15) umfasst.
  4. Axiallüfter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leitwand (13) und die zweite Leitwand (15) rotationssymmetrisch sind.
  5. Axiallüfter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitwand (15) an das Gehäuse (18) anschließt.
  6. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nabenverhältnis (Di/Da) des Lüfterrads (19) in einem Bereich zwischen 0,2 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,4, liegt.
  7. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (21) des Leitapparats (23) gekrümmte Eintrittskanten (29), bevorzugt konkav gekrümmte Eintrittskanten (29), aufweisen.
  8. Axiallüfter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Tiefe der Leitschaufeln (21) über eine Länge der Leitschaufeln (21) stetig ändert.
  9. Axiallüfter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe der Leitschaufeln (21) in einem Bereich zwischen 50% und 85% der Länge der Leitschaufeln (21), besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 60% und 80%, ein Minimum aufweist.
  10. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (19) von einer Antriebswelle (27) angetrieben wird.
  11. Axiallüfter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (19) auf der Antriebswelle (27) befestigt ist.
  12. Axiallüfter nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (27) in dem Ausblasdiffusor (11), bevorzugt in der zweiten Leitwand (15), gelagert ist.
  13. Axiallüfter nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (27) eine Länge von mindestens einem Meter (1 m), bevorzugt von mehr als 2 Metern, hat.
  14. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrittsfläche (FE) der Anschlusshaube (9) rechteckig oder quadratisch ist.
  15. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Eintrittsfläche (FE) der Anschlusshaube (9) Mittel zur Vergleichmäßigung der Strömung, insbesondere ein Gitter, ein Sieb und/oder ein Gewebe angeordnet sind.
  16. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Eintrittsfläche (FE) der Anschlusshaube (9) mindestens eine umlaufende Dichtung (37) angeordnet ist.
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