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Radialventilator mit Trommelläufer
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Bei steigender Durchflussmenge, also steigender Meridiangeschwinaigkeit, vergrössert sich der Austrittswinkel der absoluten Laufradströmng, und dies hat in zunehmendem MaCe Störungen der Rotations- strömung zur Folge, die bis zur vollständigen Auflösung der gleichmässigen Rotationsströmung und damit zu hohen Gehäuseverlusten führen.
Erfindungsgemäss werden deshalb die Enden der Laufradschaufeln so stark vorwärts gekrümmt, dass der
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der Absolutströmung grösser ist als sich aus der Grösse der Meridiangeschwindigkeit und dem Austrittswinkel Ba des Schaufelendes ergibt, kann es notwendig sein, die Laufradschafeln sogar über den Austrittswinkel ss von 00 hinaus nach vorwärts zu krümmen. Das Scliaufelende liegt dann innerhalb des Laufradumfanges, ohne dass dadurch die Gehäuseströmung gestört wird.
Der Austrittswinkel ss, der Laufradschaufel soll also erfindungsgemäss 00 sein oder nach beiden Seiten bis zu 100 von 0 abweichen, d. h. die Tangente an das Austrittsende der Schaufel fällt mit der Tangente an den Kreis des Laufradumfanges im Berührungspunkt beider zusammen oder weicht nach beiden Seiten bis zu 100 ab.
Dem Gehauseverlust, der durch Störung der koaxial zur Eintrittsdüse laufenden induzierten Rotationsströmung bei hohen Durchflussmengen entsteht, wurde bisher wenig Beachtung geschenkt. Es wird erfindungsgemäss, wie weiter unten näher ausgeführt, herabgesetzt durch starke bzw. extreme Vorwärtskrüm- mung der Laufradschaufelenden, wodurch der Austrittswinkel des absoluten, die Rotationsströmung induzierenden Laufradstromes flacher verläuft.
Bei der bisherigen Konstruktion von Trommelläufem mit vorwärts gekrümmten Schaufeln wurde der
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Drehzahlsich die Bemessungen des Schaufelaustrittsweinkels ss2 enge Grenzen, denn bei einem günstigen Eintrittswinkel ss1 von zirka 40 dis 50 , wie er mit Rücksicht auf Lieferziffer und Vermeidung von Stossverlusten bei
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väu : s gekrümmten115 und 145 liegt. Auch der Eintrittswinkel ss1 kann günstig mit zirka 400 bis 500 gewählt werden, eben- so ist der Austrittswinkel ss2 kleiner als der Eintrittswinkel ss1. Die Bedingungen für geringe Laufradverluste bei hohen Lieferziffern sind dadurch gegeben. Gleichzeitig ist aber auch erst die Voraussetzung dafür geschaffen, dass die Gehäuseverluste bei extrem hohen Durchflussmengen klein gehalten werden können.
In Fig. 1 ist die vorwärts gekrümmte Laufradschaufel eines Trommelläufers bekannter Bauart dargestellt mit dem Eintrittswinkel psi, dem Austrittswinkel ss, und dem Gesamtumschlingungswinkel IX < 900.
Aus dem Geschwindigkeitsdreieck für den Schaufelaustritt geht hervor, dass die Neigung des Rich- tungswinkel γ2 der absoluten Austrittsgeschwindigkeit c2 ausservon der festliegenden Umfangsgeschwindig- keit u2 abhängig ist von dem Schaufelaustrittswinkel ss und der Meridiangeschwindigkeit c., fermer die bekannte Tatsache, dass infolge des Einflusses der endlichen Schaufelzahl sich eine Absolutgeschwindig- keit c3 mit einem Richtungswinkel "y 3 einstellt, der grösser ist als γ2.
In Fig. 2 ist der Schaufelkanal zwischen zwei Laufradschaufeln gemäss Fig. 1 dargestellt. Dieser Schaufelkanal erweitert sich etwas gemäss Fig. 3, wie sich aus den wachsenden Durchmessern der über dem mittleren Stromfaden angelegten Kreise ergibt.
In Fig. 4 ist erfindungsgemäss der Austrittswinkel Ba = 00 und in Fig. 5 und 6 sind die möglichen Abweichungen des Austrittswinkels B2 mit bis zu 10 nach beiden Seiten dargestellt. Der Gesamtumschlin-
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4,(a=180 - (Bl+ ) 1150 i45
Der der Fig. 4 entsprechende Schaufalkanal nach Fig. 7 wird von zwei Schaufeln mit 13 2 = 00 gebildet mit einem Gesamtumschlingungswinkel α#115 #145 . Dieser Schaufelkanal verengt sich, wie aus den abnehmenden Durchmessern der über der mittleren Stromfaden angelegten Kreise entsprechend Fig. 8 ersichtlich, und ergibt eine gute Beschleunigung, die Ablösungen mit Wirbelbildung entgegenwirkt, er wirkt infolgedessen auf einen guten Laufradwirkungsgrad hin.
Einer stärkeren Vorwärtskrümmung der Laufradschaufeln als bisher üblich, und damit dem Gedanken einer Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades auf diesem Wege, dürfte die Überlegung entgegengestanden haben, dass bei Austrittswinkeln von 00 oder darüber hinaus, die Kathete M, des Geschwindigkeitsdreieckes am Schaufelaustritt einen unendlichen Wert erreicht.
Die der Erfindung zu Grunde liegenden Versuche haben aber gezeigt, dass diese Überlegungen nicht zutreffen, sondern dass sich duch Herabsetzung der durch das Aufrollen der gleichmässig rotierenden Gehäuseströmung ergebenden Gehäuseverluste eine erhebliche Erhöhung des Gesamiwirkungsgrades erzielen lässt.
Die Gesamtwirkungsgrade von Trommelläufem mit vorwärts gekrümmten Schaufeln bekannter Bauart betragen maximal bis zu 55% bei einer Lieferziffer volt cl = 0, 6 bis 0,8. Bei steigender Durchflussmenge, also bei extrem hoher Lieferziffer von cp = 1 bis 1, 2, sinkt der Wirkungsgrad auf unter 40 bis 45%. Zurückzuführen ist dies darauf, dass die mit steigender Durchflussmenge gröer werdende Meridiangeschwin- digkeit c2 als die eine bestimmte Komponente den Richtungswinkel'Y 2 der absoluten Laufradströmung vergrössert und damit ein Aufrollen der Rotationsströmung mit Gehäuseverlusten verursacht.
Nach der Erfindung wird dem entgegengewirkt, indem die zweite bestimmende Komponente, der
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dass dabei die Lieferziffer von y = 1 ist. Daraus ergibt sich gegenüber den bekannten Radialventilatoren eine Ersparnis an Antriebsleistung von zirka 27%, bei Gegenüberstellung gleicher Lieferziffern von 1 sogar von zirka 55%.
Der Fortschritt der Erfindung liegt darin, dass der Gesamtwirkungsgrad und die Druckziffer erheblich verbessertwerden, und dass diese Verbesserungen besonders bei sehr hohen Durchflussmengen auftreten. Die Drehzahl ist infolge der hohen Druckziffer niedrig, wodurch Geräuscharmut, Betriebssicherheit und Lebensdauer günstig beeinflusst werden. Die Herstellungskosten-sind die gleichen wie die von Trommelläufern üblicher Bauart.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Radialventilator mit einem Trommelläufer, der mit vorwärts gekrümmten Laufradschaufeln ver- sehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittswinkel (ss@) der Laufradschaufeln zwischen 00 und 10 und der Gesamtumschlingungswinkel (a) zwischen 1150 und 1450 beträgt.