DD273479A1 - Ventilatorlaufrad - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein vorzugsweise radial durchstroemtes Ventilatorlaufrad mit grosser Lieferzahl und Leistungsdichte sowie einem Breitenverhaeltnis b2/d2 groesser 0,2 zur Anwendung in allen Bereichen, in denen Luft gefoerdert oder umgewaelzt wird, bei dem die Trag- und Deckscheibe ueber den Austrittsdurchmesser des radialen Gitters vergroessert und zwischen dem Diffusorteil der Tragscheibe und dem der Deckscheibe zusaetzlich eine oder mehrere Diffusorscheiben unter beliebigem Abstand angeordnet sind. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Ventilatorlaufrad mit großer Lieferzahl und vorzugsweis J radialer Durchströmung.

Charakteristik der bokannten technischen Lösungen

Bekannt ist das Bestreben, Ventilatorlaufräder mit großen Lieferzahlen

zu bauen, die zu einer hohen Leistungsdichte ψ φ führen. Solche Räder werden, wenn sie kleine Schaufelaustrittswinkel ß? besitzen, freilaufend oder in einfachen Sammelgehäusen eingesetzt (z. B. Hönmann, W.: Bewertungskriterian für Ventilatoren in Klimazentralen, LTG4-Information 11/12 (1974)). Das ist möglich, weil der Reaktionsgrad

für diese Beschaufelungen mit Druckzahlen um ψ = 0,8 relativ hoch ist (ψ = 2ΔΡ,/ρυ|).

Durch die Energieumsetzung im Laufrad, die mit einer Umlenkung dor Absolutströmunp verbunden ist, ist in jedem Fall bei drallfreier Zustimmung einer Umfangskomponente C_u2 der Absolutgeschwindigkeit C₂ im Gitteraustritt vorhanden. Auch mit sorgfältig ausgebildeten Spiralgehäusen gelingt os durch den bekannten Breitensprung von der Laufradaustrittsbreite b₂ zur Spiralgahäusebreite nicht, die Austrittsenergie -^- C| aus dem Laufrad wirksam zurückzugewinnen.

Bekannt ist eine Lösung, bei welcher durch ein nachgeschaltetes Klein-Leitrad ein hoher Anteil der Drallkomponente cu₂ zurückgewonnen wird (Bodzian, G.: Rohrventilatoren mit Nachleitrad HLH (38) 7/87, S.359 bis 365). Ein derartiges Nachleitrad muß sehr sorgfältig ausgebildet und an das Laufrad angepaßt sein. \uch treten durch die Wechselwirkung zwischen rotierendem Schaufelgitter und den Nachleitschaufeln verstärkt akustische Wirkungen auf.

Nach einer Literaturauswertung (Költzsch, P. und Waiden, F.: Strömungsakustische Untersuchungen an Radialventilatoren, Freiberger Forschungsheft A 737/1987, Seiten 45 bis 100). Zu Ergebnissen von Untersuchungen an Radiallaufrädern mit rotierenden Diffusoren, entstehen diese durch Verlängerung der Trag- und Deckscheibe (Baron, P.: La Lutte contre le bruit dans les installations elektromechaniques Mem. Soc. Ing. Civ. France, Paris 111 [1959] S. 250-272) oder durch Kürzung der radialen

radialen Erstrockung des radialen Schaufelgitters an einem sehr schmalen Radialrad (Bomrnes, L.: Lärmminderung bei einem Radialventilator kleiner Schnelläufigkeit unter besonderer Berücksichtigung von Zungenform, Zungenabstand und Schaufelzahl HLH 31 [1980], S. 173 bis 179; 210 bis 217). Die Vorzüge rotierender Diffusoren bestehen in der

- Erhöhung des Wirkungsgrades

- Mindorung der Schallenergie tonaler Komponenten

- Minderung der Schallenergie breitbandiger Komponenten.

Die Nachteile der genannton Diffusorlösungen zeigen sich jedoch insbesondere in der Einschränkung auf schmale Laufradtypen mit einem Breitenverhältnis b₂/d₂ kleiner 0,1 mit kleinen Leistungsdichten φ - ψ von etwa 0,07.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile bisheriger Lösungen zu vermeiden und eine Verbesserung der Energieökonomie, des Platzbedarfs sowie des Materialaufwandes zu erreichen.

Darstellung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorwiegend radial durchströmtes Laufrad für Ventilatoren mit hoher Lieferzahl

und großer Leistungsdichte φ · ψ bei gleichzeitiger Erhöhung der Festigkeit des Laufrades und Senkung eines Schalldruckpegelszu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem an sich bekannten Laufrad von im wesentlichen radialer Bauart mit einem Breitenverhältnis b₂/d₂ größer 0,2, bei dem die Trag- und Deckscheibe über den Austrittsdurchmesser d₂ des

radialen Gitters bis auf einen Durchmesser d3 verlängert ist und zusätzlich eine oder mehrere Diffusorscheiben zwischen dem

Diffusorteil der Tragscheibe und dem der Deckscheibe unter beliebigem Abstand angeordnet sind. Um größere Verzögerungen der Austrittsgeschwindigkeit aus dem Laufrad zu erreichen, sollten die Diffusorteile so angeordnet

werden, daß eine Erweiterung der Laufradbreite b von b₂ auf b₃ erreicht wird. Dabei können die Diffusorteile unterschiedlichschräg angestellt bzw, gekrümmt ausgeführt sein. Als günstiges Durchmesserverhältnis cl₃/d^ wurde 1,2 gefunden. Die

Außendurzhmesser der einzelnen Diffusorteile können unterschiedlich groß sein. Für manche Einbaufälle hat sich die Ausbildung der Diffusorteile als Umlenkkontur an die axiale Abströmrichtung als

zweckmäßig erwiesen.

Ausführungsbeispiele

Anhand der beigefügten Zeichnungen sollen im folgenden A'"-^f;lhriings- und Anwendungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben werden.

Fig. 1: zeigt einen Meridian- und Radialschnitt eines erfindungsgemäßen Laufrades Fig. 2: zeigt den Meridianschnitt eines erfindungsgemäßen Laufrades mit schräggestelltem Schaufelgitter

In Figur 1 ist zwischen einer Tragscheibe 1 und einer Deckscheibe 3 ein Raum 2 dargestellt, in welchem sich, wie im Radialschnitt erkennbar, Schaufelgitter mit rückwärts (ß₂ > 90°) oder vorwärts (ß₂ < 90°) gekrümmten Schaufeln befinden. In der Verlängerung der Tragscheibe 1 befindet sich ein Diffusorteil 6 sowie an der Deckscheibe 3 ein weiteres Diffusorteil 7. Dazwischen ist ein Diffusorteil 8 angeordnet, welches gleichzeitig für die Schaufelaustrittskanten eine Versteifung darstellt. Die damit verbundene höhere Festigkeit läßt für solche Laufradtypen sonst nicht mögliche höhere Umfangsgeschwindigkeiten zu. Die Diffusorteile 6 und 7 sind so zur Austrittskante 6 des Schaufelgitters geneigt, daß eine Verzögerung der Strömung durch die Vergrößerung der Austrittsbreite von b₂ auf b₃ möglich wird. Vorteilhaft wurde für die radiale F'Streckung des Diffusors ein Verhältnis von d₃/d₂ = 1,2 gewählt. Für diese Lösung mit einem Schaufelaustrittswinkel ß₂ < 90° wurde eine Wirkungsgraderhöhung von Δη/η = 11 %, eine Leistungsdichteerhöhung von Δ(φ · ψ)/(φ · ψ) = 18% und eine Senkung des Schalldruckpegels im Bereich von 200Kz bis 1OkHz um δ bis 7dB erzielt.

Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäß ausgeführtes Laufrad, bei welchem mehrere Diffusorbauteile mit zur Umlenkung der Luft in eine vorwiegend axiale Abströmung benutzt werden, so daß der Einbau des Ventilators in eine Rohrleitung vorteilhaft erfolgen kann.

Claims (6)

1. Ventilatorlaufraii' mit vorwiegend radialer Durchströmung und einem Breitenverhältnis b₂/d₂ größer 0,2, dessen Trag- und Deckscheibe über den Austrittsdruchmesser des Radialgitters als Raadialdiffusor ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Diffusorteil (6) der Tragscheibe (1) und dem Diffusorteil (2) der Deckscheibe (3) zusätzlich eine oder mehrere Diffusorscheiben (8) angeordnet sind.

2. Ventilatorlaufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diffusorteil (6) der Tragscheibe (1) und/oder das Diffusorteil (7) der Deckscheibe (3) so angeordnet sind, daß eine Erweiterung der Laufradbreite b von b₂ auf b₃ in Strömungsrichtung erfolgt.

3. Ventilatorlaufrad nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusorscheiben (8) senkrecht zum Schaufelgitteraustritt (5) stehen oder unter bestimmten Winkeln δ zu diesem geneigt sind.

4. Ventilatorlaufrad nach einem oder allen Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außendurchmesser d₃ der Diffusorteile (6,7,8) gleich oder unterschiedlich groß sind.

5. Ventilatorlaufrad nach einem oder allen Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusorteile (6,7,8) zur Umlenkung des Luftstromes in die axiale Richtung genutzt werden.

6. Ventilatorlaufrad nach einem oder allen Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusorteile (6,7,8) gekrümmt ausgeführt sind.