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Laufrad für Zentrifugalgebläse oder Zentrifugalpumpen
Die Erfindung betrifft ein Laufrad für Zentrifugalgebläse oder Zentrifugalpumpen mit in der Nähe des Umfanges angeordneten, den Hauptschaufeln zugeordneten, verstellbaren Hilfsschaufeln.
Zum Zwecke, die Fördermenge eines Zentrifugalgebläses oder einer Zentrifugalpumpe zu ändern, ohne den Wirkungsgrad des Laufrades zu beeinträchtigen, hat man vorgeschlagen, jede Schaufel drehbar anzu - ordnen. Dabei sind an der Innenseite des Schaufelkranzes kleine feste Schaufeln vorgesehen, welche die vordere Platte des Radkörpers mit der hinteren Platte verbinden. Bei dieser Anordnung werden die Dreh- achsen der verstellbaren Schaufeln von den auf diese Schaufelteile wirkenden Zentrifugalkräften ziemlich stark belastet, so dass diese Achsen dementsprechend kräftig dimensioniert sein müssen ; überdies sind verhältnismässig grosse Verstellkräfte erforderlich.
Um die Anwendung grosser Verstellkräfte zu vermeiden, hat man vorgeschlagen, an der Aussenseite des Hauptschaufelkranzes kurze Hilfsschaufeln anzuordnen, wobei diese Hilfsschaufeln zur Änderung der Fördermenge des Laufrades in radialer Richtung parallel zu sich selbst verschiebbar sind. Bei dieser Anordnung ist jedoch die durch die Verstellung der Hilfsschaufel erzielte Änderung der Fördermenge verhältnismässig gering.
Die Erfindung bezweckt, ein Laufrad der oben erwähnten Art derart zu verbessern, dass für das Verstellen derHilfsschaufeln möglichst kleine Kräfte erforderlich sind und durch eine geringe Verstellung der Schaufeln eine verhältnismässig grosse Änderung der Fördermenge und des Förderdruckes erzielt wird.
Nach der Erfindung sind die eine wesentlich geringere Länge als die Hauptschaufeln aufweisenden Hilfsschaufeln je um eine Achse verdrehbar angeordnet. Da bei dieser Anordnung nicht nur die radiale Entfernung der Enden der Hilfsschaufeln von der Laufradachse, sondern auch der Schaufelwinkel durch das Verstellen der Schaufeln geändert wird, wird durch eine verhältnismässig geringe Verdrehung der Schaufeln die Fördermenge und der vom Laufrade erzeugte Druck bereits wesentlich geändert. Der grösste Wirkungsgrad wird erzielt, wenn die Länge der Hilfsschaufel 10 - 30 % der Länge der Hauptschaufel ist.
Die genannten kürzeren Hilfsschaufeln können gemeinsam, jedoch auch einzeln verstellt werden.
Im letzteren Falle kann man durch aufeinanderfolgendes Verstellen der Hilfsschaufeln die Fördermenge des Laufrades stufenweise ändern.
DieHilfsschaufeln können je zwischen zwei benachbarten Hauptscl12. ufeln angeordnet sein, aber vorzugsweise wird in der Nähe je einer Hauptschaufel eine Hilfsschaufel angeordnet, u. zw. in der Dleh richtung des Laufrades gerechnet, vor der zugeordnetenHauptschaufel, derart, dass die Hilfsschaufel einen Spalt gegenüber derHauptschaufel freilässt. Dadurch, dass zwischen der Hilfsschaufel und der Hauptschaufel ein Spalt vorhanden ist, wird der Fördermittelstrom sich nicht wesentlich von der Hilfsschaufel lösen.
Die Weite des Spaltes zwischen der Hilfsschaufel und der Hauptschaufel ist bei zueinander ungefähr paralleler Lage der Schaufeln vorzugsweise 5-15 % der Länge der Hilfsschaufel. In diesem Falle beeinflusst die Hilfsschaufel die Wirkung der festen Hauptschaufel dadurch, dass die Hilfsschaufel die Strömung des Fördermittels von der Druckseite am Austrittsende der Hauptschaufel zu deren Unterdruckseite verhindert. Durch Verstellen der Hilfsscbaufel wird der Einfluss derselben auf die Hauptschaufel im gleichen Sinne geändert wie der unmittelbare Einfluss der Hilfsschaufel auf die Strömung des Fördermittels und so- mit auf die Fördermenge des Laufrades. Auf diese Weise ist es möglich, mit der kleinen Hilfsschaufel
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eine grosse Regelwirkung zu erzielen.
Falls nun die Hilfsschaufeln in einer derartigen Entfernung von der Laufradachse angeordnet werden, dass dieselben vollständig ausserhalb der die äusseren Enden der Hauptschaufeln umfassenden Zylinderfläche liegen, bleiben die Hauptschaufeln auch nach dem Verstellen der Hilfsschaufeln auf ihrer ganzen Länge vollständig wirksam. Falls aber der Spalt zwischen der Hilssschau- fel und der Hauptschaufel zu gross ist, kann die Hilfsschaufel keinen Einfluss auf die Hauptschaufel aus- üben.
In der Zeichnung, in welcher zwei Ausführungsbeispiele eines Laufrades nach der Erfindung dargestellt sind, zeigt Fig. 1 einen Querschnitt eines Teiles eines Laufrades nach der Linie I - I in Fig. 2, die einen halben axialen Schnitt des Laufrades darstellt. Die Fig. 3 und 4 zeigen je einen Schnitt gemäss zwei senkrecht zueinander stehenden Ebenen des mit der Drehachse des Hilfsschaufel verbundenen Verstellorga- nes. Fig. 5 ist ein Querschnitt einer Hauptschaufel mit der verstellbaren Hilfsschaufel, wobei der Verstellzylinder für die Hilfsschaufel in der hohlen Hauptschaufel eingebaut ist.
Der Körper des in den Fig. l und 2 dargestellten Laufrades besteht aus einer Vorderplatte 1 und einer Hinterplatte 2, mit denen die stromlinienförmigen Schaufeln 3 lest verbunden sind. Die Hinterplatte 2 ist bei 5 unmittelbar an der Laufradnabe 4 befestigt und weiter mittels einer kegelförmigen Platte 6 mit der Nabe 4 verbunden.
In der Nähe des äusseren Endes jeder Schaufel 3 ist eine Hiifsschaufel 7 angeordnet u. zw. ausserhalb der die äusseren Enden der Schaufeln 3 umfassenden Zylinderfläche. Die Schaufeln 7 können aus der mit vollen Linien dargestellten parallelen Lage bis in die mit gestrichelte'1 Linien angegebenen Lage für die höchste Fördermenge verstellt werden. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Länge l der Hilfsschaufel viel kleiner als die Länge L der Hauptschaufel, z. B. 15 % der Länge L.
Die Schaufeln 7 sind mittels Zapfen 8 drehbar in den Platten 1, 2 des Laufradkörpers gelagert. und auf das sechseckige Ende 9 des Zapfens 8 der Schaufel (Fig. 3) ist ein Flügel 10 geschoben, der sich in einem Gehäuse 11 bewegen kann, das an der Hinterplatte 2 des Gebläses befestigt ist. An das Gehäuse 11steine Zufuhrleitung 12 für die Druckluft angeschlossen, welcher Leitung die Druckluft aus einem in der Achse des Laufrades angeordneten festen Rohr 13 (Fig. 2) über eine Bohrung 15 in der Laufradwelle 14, einen radialen Kanal 16 und eine in der Nabe 4 vorgesehene Ringkammer 17 zugeführt wird.
Falls nun durch die Leitung 12 dem Gehäuse 11 Druckluft zugeführt wird, bewegt sich der Flügel 10 in Fig. 3 nach rechts, so dass die Hilfsschaufel 7 bis in die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellte Lage für die grösste Fördermenge verstellt wird. Das Zurückdrehen der Schaufeln 7 in ihre Anfangslage parallel zur Hauptschaufel kann dadurch erfolgen, dass der andern Seite des Flügels 10 Druckluft zugeführt wird. Dieses Zurückdrehen der Schaufeln 7 kann gegebenenfalls auch unter der Einwirkung der Schwerkraft oder der Zentrifugalkraft erfolgen.
Zum Abdichten der Nabe des Flügels 10 gegenüber der Wand des Gehäuses 11 ist in dieser Wand eine Leiste 19 angeordnet. Der Flügel 10 wird an den Rändern von Leisten 20,21 umfasst, die durch eine oder mehrere Federn 22 auseinander an die Seitenwände des Gehäuses gedrückt werden, so dass eine etwaige Abnutzung ausgeglichen wird. Die Gehäuse 11 sind von einem Ring 33 umschlossen, der an der Laufradplatte 2 befestigt ist.
Die Zapfen 8 der verstellbaren Schaufeln 7 sind in den Laufradplatten 1, 2 mittels Büchsen 18 gela gert, die vorzugsweise aus Graphit oder einem Graphitgemisch hergestellt sind.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist in der hohlausgebildeten Hauptschaufel 3 der Verstellzylinder 23 für die Hilfsschaufel 7 angeordnet. Im Zylinder 23 befindet sich ein Kolben 24, dessen Stange 25 durch eine Kupplungsstange 26 mit einem auf dem Zapfen 8 der Hilfsschaufel 7 befestigten Hebel 27 verbunden ist. Auf die Stange 25 des Kolbens 24 sind mehrere zusätzliche Kolben 28 geschoben, die mittels auf der Stange sitzender Abstandsbüchsen 29 in axialer Richtung gesichert sind. Zwischen den 4ufeinanderfolgenden Kolben sind im Zylinder lösbare Trennwände 30 angeordnet. und der Zylinder ist durch einen gleichfalls lösbaren Deckel 31 abgeschlossen.
Sei dieser Anordnung ist für jeden Kolben 2F,28 ein eigener Zylinderraum vorhanden, in welche Zylinderräume durch eine Leitung 32 Druckluft zugeführt werden kann zwecks Verstellung der Schaufel 7 aus ihrer parallelen Lage bis in die gestrichelte Lage für die grösste Fördennenge. Sobald die Druckluft aus den Zylinderräumen abgelassen wird, bewegen sich die Kolben 24,28 unter der Einwirkung der auf sie wirkenden Zentrifugalkraft wieder in die in der Zeichnung dargestellte Lage zurück, so dass auch die Schaufel 7 in ihre parallele Lage zurückkehrt. Da bei dieser Anordnung die auf einen Kolben wirkende Kraft vervielfältigt auf die zu verstellende Schaufel übertragen wird, kann der Zylinder einen kleineren Durchmesser erhalten und daher in die Schaufel eingebaut werden.
Um den Regelbereich des Gebläses oder der Pumpe noch zu vergrössern, können am Eintritt verstellbare Leitschaufeln angeordnet werden.