DK148008B - Radialventilator med hoej ydelse - Google Patents

Description

148008

Opfindelsen angår en radialventilator med høj ydelse, og som har et med indløbsdyse fra siden forsynet spiralformet hus og et dertil svarende løbehjul, eller som har en ved sugesiden anbragt væg med indstrømningsdyse fra siden og frit udblæsende løbehjul, og hvor 5 løbehjulet har skovle fortrinsvis normale ikke-profilerede skovle, f.eks. cirkelbueformet forløbende skovle, og løbehjulet ved dets mod indløbsdysen vendende side er dækket af en ovenfra og nedad udad forløbende cirkelbueformet parabolsk eller hyperbolsk buet dækplade, hvis indløbsende med den mindste diameter dQ (indløbsdiameter) med 10 afstand overlapper den indadvendende ende af indløbsdysen under dannelse af en ringspalte med spaltebredden S.

Der kendes radialventilatorer med et løbehjul, et spiralformet hus og en indløbsdyse, hvor der mellem indløbsdysen og løbehjulets dækplade findes en spalte. Disse kendte radial venti I ato rer har 15 en forholdsvis lav ydelsestæthed. Ved "ydelsestæthed" skal her forstås produktet "φ t x ψ^.", hvor Ηφ0 er volumenstrømningen i punktet "n0pt"/ og ‘\n er tryktallet for AQpt (totaltryk) ved Φορί·

Fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.253.309 kendes en radialventilator af tilnærmelsesvis samme udformning som den foran 20 beskrevne, men ved hvilken dækskiven har en kraftig krumning og med sit radiale yderste kantområde forløber tilnærmelsesvis vinkelret på skovlenes udløbskanter. Det har vist sig, at denne kendte radialventilator har en forholdsvis lille ydelsestæthed. Det samme er tilfældet ved radialventilatorer, der kendes fra beskrivelserne til de en-25 gelske patenter nr. 858 808 og nr. 997 948, der er af lignende udformning. Ved de nævnte kendte radialventilatorer er hovedvægten lagt på en forbedring af virkningsgraden, medens der overhovedet ikke er taget hensyn til andre vigtige størrelser, såsom ydelsestæthed osv.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en radialventila-30 tor af den nævnte art, ved hvilken der ved et tilnærmelsesvis lige så stort tryktal ψΐ opnås en større ydelsestæthed end ved de kendte radialventilatorer samt en tilnærmelsesvis lige så god virkningsgrad som ved disse.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at et aksialsnit 35 af dækpladen udviser en krumningsradius eller krumningsradier, der forholder sig til indløbsdiametere dQ som 0,21-0,30, fortrinsvis som 0,225-0,280 : 1, at spaltebredden S forholder sig til indløbsdiameteren dQ som 0,010-0,020 : 1, og at indløbsdiameteren dQ forholder sig til den indvendige skovidiameter d^, d.v.s. til diameteren af en cirkel, 148008 2 der har centrum ϊ løbehjulets aksel og indeholder skovlenes inderkanter, som 0,97-1,06 : 1, fortrinsvis som 1,01-1,06 : 1. Den i løbehjulets akseretning målte afstand bQ mellem navpladen og det plan, som indeholder dækpladens krumningscentrum og indløbsmundingskant, 5 forholder sig til den mindste diameter dQ (indløbsdiameteren) af dækpladens indløbsende som 0,52-0,70 : 1. Endvidere kan det med navpladens plan parallelle gennem dækpladens krumningscentrum forløbende plan sammen med den fra dette krumningscentrum udgående og hen til det ved dækpladen beliggende yderste endepunkt af 10 skovlen (forreste skovlende) forløbende radius danne en vinkel p på 10-30°.

Opfindelsen kan kort karakteriseres ved, at spalten har en væsentlig større bredde, dækskiven en væsentlig svagere krumning og skovlene en mindre indvendig diameter, end det hidtil har været 15 kendt.

Ved hjælp af opfindelsen opnås med tilnærmelsesvis lige så stort et i|»t og η t en optimal ydelsestæthed ved en væsentligt større φ t, hvortil en væsentlig bedre (^-fordeling end den, der kan opnås med kendte midler, er en forudsætning. Man er her gået ud fra 20 den overvejelse, at disse mål bedst opnås ved, at man dels giver dækpladen en svag krumning og dels gør spalten forholdsvis bred og anvender skovle med meget lille indvendig diameter, hvilket medfører en energirigere strømning: stor spaltebredde og lille krumning medfører ringe afbøjningstab ved dækpladen og mindre stødtab ved skovle-25 nes sugeside nær dækpladen og dermed en mere ensartet (^-fordeling, hvilket betyder en høj og optimal energiomsætning i løbehjul med stor ydelsestæthed. En hindring for opnåelse af højere ydelsestæthe-der har hidtil været, at der ikke kunne opnås større volumenstrømning, fordi afbøjningsproblemet ikke kunne løses tilfredsstillende, når 30 det gjaldt større transportvoluminer. Dette er nu opnået ved en forbedring af (^-fordelingen, hvilket har ført til en højere Φ0ρ^· En yderligere fordel ved genstanden ifølge opfindelsen og dermed ved det ifølge opfindelsen foreslåede forhold mellem indløbsdiameteren og den indvendige skovldiameter er, at der opnås en fremstillingsteknisk 35 forbedring, idet indadragende skovle med deres inderkant kan indsættes i noter i en svejse- eller monteringsanordning, d.v.s. at de kan placeres i nøjagtig stilling, og at denne kerne også kan forblive i løbehjulet under monteringen af dækringen. Dette betyder under fastgørelsen af skovlene (svejsning, nitning osv.) en ensartet centre- 148008 3 ring af dækringen, således at løbehjulet kun kræver ringe eller slet intet opretningsarbejde. Rigtigt valg af forholdet mellem diametrene giver endvidere mulighed for anvendelse af et mindre optimalt antal skovle, hvilket reducerer fremstillingsprisen og forenkler fremstillin-5 gen. Den tidligere indtræden af indsugningsstrømningen i skovlene som følge af det foreslåede forhold mellem udløbsdiameteren og den indvendige skovldiameter giver desuden strømningstekniske fordele. Endvidere skal det nævnes, at støjforholdet er særligt gunstigt ved radial venti latoren ifølge opfindelsen. For en ordens skyld skal det 10 desuden nævnes, at værdien "S" er en konstruktiv størrelse, der ved realiseringen endnu har visse fremstillingsfejl, f.eks. en indløbsdyse, som ikke passer til løbehjulet, ubalance ved løbehjulet osv. Det drejer sig således om en middelværdi, der bestemmes af en ventilators konkrete måleværdier.

15 Yderligere fordele og vigtige ejendommeligheder ved gen standen ifølge opfindelsen fremgår af den følgende beskrivelse i forbindelse med tegningen.

På tegningen er udførelsesformer for genstanden ifølge opfindelsen anskueliggjort. På tegningen viser: 20 Fig. 1 skematisk C^-fordelingen over den ydre skovl bredde i afhængighed af spaltebredden ved en anordning ifølge opfindelsen, fig. 2 et sidebillede af en første udførelsesform for genstanden ifølge opfindelsen, 25 fig. 3 den i fig. 2 viste udførelsesform set forfra, fig. 4 og 5 i sidebillede som i fig. 2 yderligere to varianter af genstanden ifølge opfindelsen, fig. 6 i sidebillede som i fig. 4 og 5 yderligere en ændret udførelsesform for genstanden ifølge opfindel-30 sen, fig. 7 et skematisk billede af yderligere en udførelsesform for genstanden ifølge opfindelsen set forfra, fig. 8 et sidebillede og delvis i snit af den i fig. 7 viste udførelsesform, 35 fig. 9 en enkelthed ved yderligere en ændret udførel sesform for genstanden ifølge opfindelsen i større målestok og vist i snit på samme måde som i fig.

4,5 og 6, og fig. 10 den ved hjælp af opfindelsen i forhold til den 4 148008 kendte teknik opnåede forbedring i dimensionsløs afbildning.

Ved radialventilatoren ifølge opfindelsen drejer det sig, som det f.eks. fremgår af fig. 7 og fig. 8, om en ventilator, der f.eks.

5 har et spiralformet hus 1 med en fra siden indadvendende indløbsdyse 2 og et løbehjul 3 med skovle 4. Skovlene kan være udformede som profilerede eller som ikke-profilerede skovle, og i sidstnævnte tilfælde kan de være cirkelbueformet krummede, men skovlene kan dog også være udformede som skovle med parabelformet krumning eller som lige 10 skovle. Løbehjulet 3 er ved dets mod indløbsdysen vendende side overdækket af en ovenfra og nedad udad forløbende dækplade 5, som med sin indløbsende med den mindste diameter dQ overlapper den indadvendende ende af indløbsdysen 2 under dannelse af en ringspalte med spaltebredden S.

15 I fig. 2 er der mellem dækpladen 10 og indløbsdysen 11 dannet en spalte S. Et aksialsnit af dækpladen har et cirkelbueformet forløb med en krumningsradius R, der forholder sig til den mindste diameter dQ af dækpladens indløbsområde (indløbsdiameter) som 0,225-0,280 : 1, medens denne mindste diameter af dækpladens indløbsområ-20 de (indløbsdiameter dQ) forholder sig til spaltebredden S som 1 : 0,01-0,02. Dækpladens i aksialt snit kurveformede forløb kan som ved den viste udførelsesform være cirkelbueformet, men kan også være parabolsk eller hyperbolsk buet og kan endelig også udvise en krumningsradius eller krumningsradier R, hvorunder forholdet mellem 25 radius R og indløbsdiameteren dQ principielt forholder sig som 0,21- 0,30 : 1. Indløbsdiameteren dQ forholder sig igen til den indvendige skovldiameter d^, d.v.s. til diameteren af en tænkt cirkel, som har centrum i løbehjulets aksel og indeholder de indadvendende kanter af skovlene som 0-,97-1,06 : 1, fortrinsvis som 1,01-1,06 : 1. Den ind-30 vendige skovldiameter d^ forholder sig til udløbsdiameteren dg som 0,54-0,80 : 1 og specielt ved den i fig. 2 viste udførelsesform som 0,77 : 1, udløbsdiameteren dg forholder sig specielt ved den i fig. 2 viste udførelsesform til skovlbredden bg ved skovlenes udstrømningskant som 1 : 0,36, det principielt gunstige område ligger her mellem 1 35 og 0,25-0,40, fortrinsvis mellem 1 og 0,27 -0,38. Herunder forholder, som det ses i fig. 2, den i løbehjulets med pilen 12 viste akselretning målte afstand bQ mellem navpladen 13 og planen, som ved 14 går gennem dækpladen 10's krumningscentrum, sig til den mindste diameter af dækpladens indløbsområde (indløbsdiameter dQ) som 0,52-0,70 : 1.

148008 5 I fig. 10 er den i forhold til den kendte teknik ved hjælp af opfindelsen opnåede forbedring af forløbet af ψ^. og r)t over φ vist i dimensionsløs afbildning.

5 Ved den i fig. 4 viste variant danner det med navpladen 15's plan parallelle plan 16, der går gennem dækpladens krumningscentrum 17 og yderste ende 18 sammen med den radius, der udgår fra dette krumningscentrum og hen til det mod dækskiven vendende yderste endepunkt 19 af skovlen 20 en vinkel p på 10-30°.

10 Ved varianten ifølge fig. 4 forholder ved en vinkel y på 12-16° mellem tangenten 22 på dækpladen 23 ved dennes udstrømningskant og navpladen 15‘s plan eller et hermed parallelt plan den indvendige skovldiameter d^ sig til indløbsdiameteren dg, som 0,68-0,72 : 1, udløbsdiameteren dg forholder sig igen til skovlbredden bg ved 15 skovlens udløbskant som 1 : 0,20-0,35. Ved varianten ifølge fig. 5 forholder ved en vinkel y på 12-16° mellem tangenten 25 til dækpladen 26 ved dennes udløbskant og det med dækpladen 27's plan parallelle plan 28 den indvendige skovldiameter d^ sig til s kovi ud løbsdiameteren 02 som 0,61-0,64 : 1, medens skovludløbsdiameteren dg forholder sig 20 til skovlbredden bg ved skovlens udløbskant som 1 : 0,16 - 0,30.

Ved yderligere en på tegningen ikke nærmere vist udførelsesform for genstanden ifølge opfindelsen forholder ved en vinkel y på 12-16° mellem tangenten til dækpladen ved dennes udløbskant og navpladens plan den indvendige skovldiameter d^ sig til udløbsdiame-25 teren 62 som 0,54-0,57 : 1, medens skovludløbsdiameteren dg forholder sig til skovlbredden bg ved skovlens udløbskant som 1 : 0,12-0,25.

I fig. 6 ses yderligere en ændret udførelsesform for genstanden ifølge opfindelsen, hvor det kantområde af navpladen 30, som 30 bærer skovlene, således som vist ved 32, er ombøjet med en vinkel δ på 10-25° i retningen bort fra dækskiven 31, medens vinklen y mellem tangenten 33 til dækpladen 31 ved dennes udløbskant og navpladen 30's plan 34 eller et hermed parallelt plan ligger i størrelsesordenen 20-30°. I dette tilfælde aftager skovldybden t med forholdet 1 : 35 0,7-0,8 i retningen fra navpladen 30,32 hen mod dækpladen 31, medens den midterste indvendige skovldiameter d^m forholder sig til den midterste udløbsdiameter dgm som 0,80-0,95 : 1. Den midterste skovlbredde bgm ved skovlens udløbskant forholder sig til den midterste udløbsdiameter dgm som 0,35-0,50 : 1. Endelig er ved denne 148008 6 udførelsesform skovlene udformede på en sådan måde, at den største udvendige diameter d^ i det område, i hvilket s kovi ud løbs kanten 35 støder sammen med udstrømningskanten af dækskiven 31, d.v.s. ved punktet 36, forholder sig til den midterste skovludløbsdiameter dgrø 5 som 1 : 0,85-0,95.

Det ses, at der ved den foran viste optimering af indløbsdysen, spaltegeometrien og krumningen af løbehjulets dækplade opnås en bedst muligt ensartet fordelt og størst mulig radial hastighedskomponent Cr langs skovlenes indløbskanter, hvilket medfører en bedre 10 fyldning over løbehjulets bredde og dermed en stor ydelsestæthed.

Ved stærkt krummet dækplade og store volumental ville strømningen overrives langs dækpladens kontur, hvorfor en forskydning af optimalpunktet φ t mod større φ-værdier ville være umulig selv ved passende forøgelse af skovlens indstrømningsvinkel β^. Ved svagt T5 krummede dækplader og en smal spalte ville strømningen ganske vist kunne bringes til at ligge an langs dækpladen, men (^-fordelingen og også størrelsen af denne radiale hastighedskomposant vil stadig være stærkt uensartet. Først ved den svagt krummede dækpladen ifølge opfindelsen i forbindelse med en større spalte, der medfører en ener-20 girigere strømning, opnår man en stigning af både tryktallet φΐ og virkningsgraden nt og en forbedring af Omfordelingen. Store spaltebredder medfører ikke kun mindre afbøjningstab ved løbehjulets dækplade men også mindre stødtab ved skovlenes sugeside nær dækpladen og dermed en mere ensartet Omfordeling. En høj og optimal 25 energiomsætning i løbehjul med stor ydelsestæthed muliggøres kun ved hjælp af dækplader med lille krumning for løbehjulet sammen med en stor spalte. Dette er vist i fig. 1, hvor Cr-fordelingen over hjulbredden ved en bestemt d^ er vist ved to spaltebredder og Sg.

Fig. 7 og 8 viser en udførelsesform for genstanden ifølge 30 opfindelsen med alle enkeltheder. Det ses her, at huset har et forløb som en logaritmisk spiral med en stigning i forhold til grundcirklen 40, der optimalt ligger ved 7,5-8,5°. Forholdet mellem grundkredsen 40 og indløbsdiameteren 41 samt huset 42's bredde er ligeledes af betydning. Forholdet mellem diametrene 40 og 41 er allerede udførligt 35 behandlet i det foranstående. Diameteren 41 forholder sig til husets bredde som 1 : 0,8-1,25. Placeringen af tungen 45 er ligeledes af betydning. Vinklen 46, som den tangent til tungen, der går gennem løbehjulets aksel 47, danner sammen med den lodrette 48, ligger mellem 20° og 35°. Af betydning er desuden den vinkel ψ, under hvilken 148008 7 dysevæggen forløber i forhold til løbehjulets aksel 47, den såkaldte dysevinkel, der i det foreliggende tilfælde hensigtsmæssigt er 30-40°, den mellem navpladen 50 og den ved denne beliggende husvæg 51 dannede spalte e, hvis bredde maksimalt forholder sig til diameteren 5 40 som 0,07 : 1 samt endelig spaltelængden u i forhold til spaltebred den S som f.eks. vist i fig. 9. Dysen er her betegnet med 51, dækpladen med 52, og 53 er en* husdel. Indløbsdysen er her ombukket ved dysehalsen for i selve spalten at afbøje vægstrålen tangentielt på dækpladekonturen, således som vist ved 55 i fig. 9. Forholdet s : u 10 andrager 0,15-0,05.

Løbehjulet har ved de på tegningen viste udførelsesformer mellem 8 og 18 skovle. Det nøjagtige antal skovle afhænger naturligvis af skovlenes indstrømnings- og afstrømningsvinkler. F.eks. kan man ved en skovlindstrømningsvinkel på 15° og en skovlafstrømnings-15 vinkel ^ På 36° vælge et skovlantal på 12 som optimal størrelse, og ved en skovlindstrømningsvinkel på 18° og en skovlafstrømningsvinkel $2 på 46° kan man f.eks. anse et skovlantal på 14 til 15 som optimal størrelse.

Claims (5)

148008 Patentkrav.

1. Radial venti lator med høj ydelse, og som har et med indløbsdyse fra siden forsynet spiralformet hus og et dertil svarende lø- 5 behjui, eller som har en ved sugesiden anbragt væg med indløbsdyse fra siden og frit udblæsende løbehjul, og hvor løbehjulet har skovle, fortrinsvis normale ikke-profilerede skovle, f.eks. cirkelbueformet forløbende skovle, og løbehjulet ved dets mod indløbsdysen vendende side er dækket af en ovenfra og nedad udad forløbende cirkelbuefor- 10 met parabolsk eller hyperbolsk buet dækplade, hvis indløbsende med den mindste diameter dQ (indløbsdiameter) med afstand overlapper den indadvendende ende af Indløbsdysen under dannelse af en ringspalte med spaltebredden S, kendetegnet ved, at et aksialsnit af dækpladen udviser en krumningsradius eller krumningsradier (R), der 15 forholder sig til indløbsdiameteren dQ som 0,21-0,30 fortrinsvis som 0. 225-0,280 : 1, at spaltebredden (S) forholder sig til indløbsdiameteren dQ som 0,010 - 0,020 : 1, og at indløbsdiameteren (dQ) forholder sig til den indvendige skovldiameter (d^), d.v.s. til diameteren af en cirkel, der har centrum i løbehjulets aksel og indeholder skovlenes 20 inderkanter, som 0,97-1,06 : 1 fortrinsvis som 1,01-1,06 : 1.

2. Radialventilator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det med navpladens plan (15) parallelle, gennem dækpladens krumningscentrum (17) forløbende plan (16) sammen med den fra dette krumningscentrum (17) udgående og hen til det ved dækpladen 25 beliggende yderste endepunkt (19) af skovlen (20) (forreste skovlende) forløbende radius danner en vinkel (p) pi 10-30°. (Fig. 4)

3. Radialventilator ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den i løbehjulets akseretning målte afstand (bQ) mellem navpladen og det plan, som indeholder dækpladens (10) krumningscen- 30 trum og indløbsmundingskant, forholder sig til den mindste diameter (dQ) (indløbsdiameteren) af dækpladens indløbsende som 0,52-0,70 : 1. (Fig. 2)

4. Radialventilator ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at ved en vinkel (y) på 12-16° mellem tangenten (22) til 35 dækpladen ved dennes udløbskant og navpladens (15) plan forholder den indvendige skovldiameter (d^) sig som 0,68-0,72 : 1 til udløbsdiameteren (d2), der igen forholder sig til skovlbredden (b2) ved skovlens udløbskant som 1 : 0,20-0,35. (Fig. 4)

5. Radialventilator ifølge krav 1 eller 2, kendeteg-