AT398813B

AT398813B - FAN UNIT

Info

Publication number: AT398813B
Application number: AT176381A
Authority: AT
Original assignee: Gebhardt Ventilatoren
Priority date: 1980-07-28
Filing date: 1981-04-16
Publication date: 1995-02-27
Also published as: ATA176381A; GB2080879B; NL188595B; NL188595C; DE3028606A1; FR2487449B1; NL8101876A; GB2080879A; DE3028606C2; FR2487449A1; CH656434A5

Description

AT 398 813 BAT 398 813 B

Die Erfindung betrifft eine zum Einbau in Rohrleitungen, Kanäle oder kanaiähnliche Gehäuse bzw. in Lüftungs- und Klimageräte bestimmte, zum Fördern gasförmiger Medien dienende Ventilatoreinheit mit einem Gehäuse, mit einem darin enthaltenen, frei laufenden spiralgehäuseiosen und motorisch angetriebenen Radiallaufrad zum Fördern eines gasförmigen Mediums und mit einem das Radiallaufrad radial außen umgebenden, unmittelbar daran angrenzenden Leitapparat, der an der Innenseite des Gehäuses angeordnet ist und eine Anzahl von sich axial erstreckenden Leitschaufeln aufweist, welche die aus dem Radiallaufrad austretende Strömung des Fördermediums in die axiale Richtung umlenken, wobei die Leitschaufeln eine im wesentlichen geradlinig verlaufende Schaufeleintrittskante besitzen und unter einem entsprechend der Austrittsrichtung des Fördermediums gewählten Anstellwinkel gegen die Drehachse des Radiallaufrades geneigt sind, so daß ein glatter, gleichmäßiger Strömungsöbergang in den Leitapparat erfolgt.The invention relates to a fan unit intended for installation in pipelines, ducts or channel-like housings or in ventilation and air conditioning units and used to convey gaseous media, with a housing, with a free-running spiral housing and motor-driven radial impeller for conveying a gaseous medium and with a radially outer, immediately adjacent guide vane, which is arranged on the inside of the housing and has a number of axially extending guide vanes, which deflect the flow of the medium flowing out of the radial runner in the axial direction, the guide vanes being one have a substantially straight blade leading edge and are inclined at an angle of attack chosen according to the direction of discharge of the conveying medium against the axis of rotation of the radial impeller, so that a smooth, uniform flow overflow g into the guide system.

Eine solche Ventilatoreinheit ist aus der DE-OS 1,628.335 bekannt geworden.Such a fan unit has become known from DE-OS 1,628,335.

Bei dieser bekannten Anordnung wird zwar ein relativ glatter, gleichmäßiger Strömungsübergang aus dem Laufrad in den Leitapparat gewährleistet, jedoch ergeben sich wegen der Ausbildung der Schaufeln und wegen der konischen Gestaltung der Mäntel, die sich in Richtung zur Austrittsöffnung hin verjüngen, Probleme einerseits infolge gewisser nicht zu vermeidender Turbulenzen im Strömungsverlauf und andererseits durch den relativ großen Aufwand bei der Herstellung einiger recht kompliziert gestalteten Teile der Anordnung. Auch der Einbau dieser bekannten Vorrichtung in bestehende Rohrleitungen bereitet Schwierigkeiten. Diese bekannte Vorrichtung zielt nämlich darauf ab, eine möglichst hohe Austrittsgeschwindigkeit zu erreichen, wobei auf den Gesichtspunkt, die Austrittsströmung so zu gestalten, daß möglichst geringe Verluste im nachfolgenden System entstehen, sowie auf die Frage der Verringerung des Aufwandes bei der Herstellung und der Montage nicht Bedacht genommen wurde.In this known arrangement, a relatively smooth, even flow transition from the impeller to the diffuser is ensured, but problems arise on the one hand due to certain reasons because of the formation of the blades and because of the conical design of the shells, which taper towards the outlet opening turbulence to be avoided in the course of the flow and, on the other hand, due to the relatively large outlay in the production of some quite complicated parts of the arrangement. The installation of this known device in existing pipelines also presents difficulties. This known device aims to achieve the highest possible exit speed, with the aspect of designing the exit flow in such a way that the losses in the subsequent system are as small as possible, as well as the question of reducing the effort involved in production and assembly Was considered.

Die aus der FR-PS 1,260.782 und aus der US-PS 2,900.125 bekannt gewordenen Einrichtungen sind gleichfalls hinsichtlich des konstruktiven Aufbaues und der Montage aufwendig.The devices which have become known from FR-PS 1,260,782 and from US-PS 2,900,125 are also complex in terms of their construction and assembly.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Ventilatoreinheit mit drallfreiem Austritt der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die einerseits einem einfachen, wenig aufwendigen Aufbau aufweist und eine leichte Herstellung ermöglicht, andererseits die Umlenkung des radial aus dem Laufrad austretenden Luftstromes in die axiale Richtung so verbessert, daß diese Umlenkung ohne Stösse und Turbulenzen erfolgt, um dadurch eine gleich mäßige, gleichsam laminare Strömung zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Leitschaufeln im Radialschnitt ein Kreisbogenprofil aufweisen, daß der Leitapparat außen von einem axialen, als Zylindermantel ausgebildeten Gehäusemantel mit annähernd gleichbleibend großem Querschnitt umgeben ist und daß die Leitschaufeln unter einem Winkel zwischen 7° und 15°, vorzugsweise 10° bezüglich der Drehachse des Radiallaufrades schräggestellt sind.The present invention has for its object to provide a fan unit with a swirl-free outlet of the type described above, which on the one hand has a simple, inexpensive structure and enables easy manufacture, on the other hand the deflection of the radially emerging from the impeller air flow in the axial direction so improved that this deflection takes place without shocks and turbulence, in order to achieve a uniform, as it were laminar flow. To achieve this object, the invention proposes that the guide vanes have a circular arc profile in radial section, that the guide apparatus is surrounded on the outside by an axial housing jacket designed as a cylinder jacket with an approximately constant cross section, and that the guide vanes are at an angle between 7 ° and 15 ° , preferably 10 ° with respect to the axis of rotation of the radial impeller.

Dadurch wird eine Ventilatoreinheit geschaffen, bei der nicht nur das bereits beim Stand der Technik gute Strömungsverhalten unter starker Reduzierung der Energieverluste noch verbessert wird, sondern auch noch unter Vereinfachung des Aufbaus die Herstellung weniger aufwendig und kostengünstiger gestaltet wird. Die Kombination gemäß der Erfindung zwischen dem Kreisbogenprofil auf der einen Seite und der Schrägstellung um 7° bis 15° auf der anderen Seite ergibt einen hinsichtlich der Verluste optimalen Übergang von Laufschaufel zur Leitschaufel, es ist gelungen, die Austrittsströmung so zu gestalten, daß möglichst geringe Verluste im nachfolgenden System entstehen. Durch den in konstruktiver Hinsicht einfacheren Aufbau der einzelnen, die erfindungsgemäße Ventilatoreinheit bildenden Teile ergibt sich auch eine kostengünstigere Herstellung dieser Teile und eine einfachere Montage.This creates a fan unit in which not only the flow behavior, which is already good in the prior art, is greatly improved while greatly reducing energy losses, but also the production is made less complex and less expensive while simplifying the construction. The combination according to the invention between the circular arc profile on one side and the inclination by 7 ° to 15 ° on the other side results in an optimal transition in terms of losses from the rotor blade to the guide blade, and it has been possible to design the outlet flow in such a way that the lowest possible Losses occur in the following system. The structurally simpler construction of the individual parts forming the fan unit according to the invention also results in less expensive production of these parts and easier assembly.

Um eine optimale Strömung des Mediums zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Länge der Schaufeln etwa 5 - 6 mal so groß wie der Krümmungsradius ist, sowie, wenn die Schaufelhöhe etwa 2 - 3 mal so groß wie die Schaufelbreite ist.In order to achieve an optimal flow of the medium, it is advantageous if, according to a further feature of the invention, the length of the blades is approximately 5-6 times as large as the radius of curvature, and if the blade height is approximately 2-3 times as large the bucket width is.

Es hat sich herausgestellt, daß optimale Strömungsverhältnisse bei einer Anordnung von 15 - 18, vorzugsweise 17 Leitschaufeln vorliegen.It has been found that there are optimal flow conditions with an arrangement of 15-18, preferably 17 guide vanes.

Diese Leitschaufeln sollen zweckmäßig so angestellt sein, daß der Eintrittswinkel der Austrittsrichtung des zu fördernden Mediums aus dem Laufrad entspricht und somit das Fördermedium annähernd stoßfrei eintreten kann. Um eine solche Einstellung der Leitschaufeln auf einfache Weise zu ermöglichen, können diese Leitschaufeln so gelagert werden, daß Sie gemeinsam verstellt und eingestellt werden können. Dadurch läßt sich eine nachträgliche optimale Einstellung ermöglichen und auf einfache Weise eine Volumenstrom-Regelung in geringem Umfang erzielen.These guide vanes should expediently be set up in such a way that the entry angle corresponds to the exit direction of the medium to be conveyed from the impeller and the conveying medium can therefore enter almost without bumps. In order to enable such adjustment of the guide vanes in a simple manner, these guide vanes can be stored in such a way that they can be adjusted and adjusted together. This enables a subsequent optimal setting and achieves volume flow control to a small extent in a simple manner.

Optimale Verhältnisse ergeben sich weiters dann, wenn die Leitschaufeln entgegen der Drehrichtung des Radiallaufrades gekrümmt sind und in axialer Richtung an beiden Enden über die Laufradschaufeln des Radiallaufrades hinausstehen.Optimal conditions also arise if the guide vanes are curved counter to the direction of rotation of the radial impeller and project in the axial direction at both ends beyond the impeller blades of the radial impeller.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargesteilt. Es zeigen:Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Anordnung gemäss der Erfindung in einer Seitenansicht teilweise geschnitten und in 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Fig. 1 shows an arrangement according to the invention partially in a side view and in 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

AT 398 813 B schematischer Darstellung, Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in einer Draufsicht, Fig. 3 eine Abwicklung der Räder nach Fig. 1 und 2 in Teildarstellung und in grösserem Maßstab, Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung wiederum in Seitenansicht und in Teildarstellung teilweise geschnitten, Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 4 in einer Draufsicht, Fig. 6 den Leitapparat einer weiteren Variante des Erfindungsgegenstandes in einer Seitenansicht, Fig. 7 die Anordnung nach Fig. 6 in einer Draufsicht und Fig. 8 eine Schaufel des Leitapparates nach Fig. 6 in einer Ansicht von vorn und in schematischer Darstellung. Die erfindungsgemässe Ventilatoreinheit nach Anspruch 1 enthält ein freilaufendes Radiallaufrad 1 ohne Spiralgehäuse und einen dem Laufrad zugeordneten Antriebsmotor 2, der zweckmässigerweise als Aussen-läufermotor ausgebildet sein kann, damit seine Drehzahl geregelt werden kann, z.B. wenn man die Luftmenge dem tatsächlichen Bedarf anpassen will, z.B. um Energie zu sparen. Erfindungsgemäss ist in Strömungsrichtung des Mediums gemäss den Pfeilen 3a, 3b gesehen dem Laufradaustritt 4 ein Leitapparat 5 nachgeschaltet, der die in radialer Richtung gemäss den Pfeilen 6a aus dem Laufrad austretende Strömung des Fördermediums in die axiale Richtung gemäss den Pfeilen 6b umlenkt, bis das Fördermedium gemäss den Pfeilen 3b austreten kann. Es ist zu erkennen, dass bei der Ausführungsform nach Fig. 1 der Leitapparat 5, der die Gestalt eines unverdrehbar angeordneten Rades mit mehreren Schaufeln 7 besitzt, das Radiallaufrad 1 von aussen her umgibt, indem zwischen dem Aussenumfang des Radiallaufrades und dem Leitapparat 5 ein Abstand vorhanden ist. Wie gesagt, besteht der Leitapparat aus mehreren Leitschaufeln - es können z.B. 15 -18 vorzugsweise 17 Schaufeln vorgesehen sein - und diese Schaufeln sind so eingestellt, dass der Eintrittswinkel der Austrittsrichtung des Fördermediums aus dem Laufrad entspricht, so dass das Fördermedium annähernd stossfrei in den Leitapparat eintreten kann. Die Leifschaufeln des Leitapparates können in verschiedener Weise ausgebildet und angeordnet sein. So können z.B. die Leitschaufeln 10 des Leitapparates 11 der Anordnung nach Fig. 6 gemäss der Darstellung Fig. 7 so schräg zur Langsachse 12 angeordnet und eingestellt sein, dass das Fördermedium aus der radialen Richtung in die axiale Richtung umgelenkt wird, hierbei können z.B. die Leitschaufeln des Leitapparates unter einem Winkel α von 7 - 15° vorzugsweise 10° zur Radachse 12 schräggestellt sein. Dies ergibt sich auch aus Fig. 3 der Darstellung, hier ist der Laufraddrehsinn mit 13 bezeichnet die Umlenkung des Fördermediums erfolgt gemäss Pfeil 14 in die axiale Richtung 15. Man kann auch die Leitschaufeln des Leitapparates mit solch gekrümmter Form herstellen, dass das Fördermedium aus der radialen Richtung in die axiale Richtung umgelenkt wird. Die Leitschaufeln können auch ein Kreisbogenprofil haben, sie können auch ein von der Kreisbogenform abweichendes Krümmungsprofil haben. Diese verschiedenen Ausführungsformen helfen einerseits dazu, Energie zu sparen und Stossverluste zu vermeiden, andererseits dienen sie dazu, eine möglichst zweckmässige und wirkungsgradgünstige Umlenkung des Fördermediums nach dem Austritt aus dem Laufrad und vor dem Eintritt in die anschliessende Partie des Kanals oder der Rohrleitung zu erzielen. Gemäss der Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 kann man, wiederum um eine möglichst zweckmässige Strömung des Mediums zu erreichen, die Länge der Schaufeln 1 etwa fünf mal so gross wie den Krümmungsradius r zu machen, während die Schaufelhöhe h etwa zwei bis drei mal so gross wie die Schaufelbreite b ist. Die Schaufel ist in diesem Falle mit 10 bezeichnet. Um eine einfache, zweckmässige und möglichst wenig aufwendige Betätigung zu erzielen, kann man die Leitschaufeln so lagern, dass sie gemeinsam verstellt und eingestellt werden können, so dass eine nachträgliche optimale Einstellung möglich ist und eine Voiumenstrom-Regelung in geringem Umfange erreicht werden kann, die einfach und wenig aufwendig ist. Zur Vereinfachung vor allem der Montage und um eine einfache Konstruktion zu erreichen ist weiterhin vorgesehen, dass das Radiallaufrad, der zugehörige Antriebsmotor und der Leitapparat zu einer Einheit für sich zusammengefasst sind, die als Ganzes in den Kanal, die Rohrleitung usw. eingebaut werden kann, zu welchem Zweck an sich bekannte Flansche oder Reduzierstücke bzw. Überbrückungsabschnitte, Steckverbindungen u.dgl. vorgesehen werden können. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1-3 sind die Schaufeln aussen von einem Mantel 15 zylindrischer Form umgeben, der gleichzeitig das Gehäuse der Ventilatoreinheit darstellt, das die gesamte Einheit zusammenhält. In diesem Falle befindet sich der Antriebsmotor 2 an der dem Einlass 16 in das Laufrad 1 abgewandten Seite des Rades, er wird hierbei mit Hilfe von radialen Streben 17 gehaltert, die an ihren äusseren Enden bei 18 am zylindrischen Mantel befestigt sind. Das Gehäuse enthält also den Leitapparat und das Laufrad und trägt den Motor. Mit nicht weiter dargestellten Mitteln kann das Gehäuse in das Kanalsystem eingebaut werden. Bei der Variante nach Fig. 4 und 5 ist der Antriebsmotor 20 wiederum an der dem Einlass 21 in das Laufrad 22 abgewandten Seite des Rades 3 55AT 398 813 B schematic representation, FIG. 2 shows the arrangement according to FIG. 1 in a top view, FIG. 3 shows a development of the wheels according to FIGS. 1 and 2 in a partial representation and on a larger scale, FIG. 4 shows a modified embodiment of the object of the invention 5 again shows the arrangement according to FIG. 4 in a top view, FIG. 6 shows the guide apparatus of a further variant of the subject of the invention in a side view, FIG. 7 shows the arrangement according to FIG. 6 in a top view and FIG 8 shows a vane of the guide apparatus according to FIG. 6 in a view from the front and in a schematic illustration. The inventive fan unit according to claim 1 contains a free-running radial impeller 1 without a spiral housing and a drive motor 2 assigned to the impeller, which can expediently be designed as an external rotor motor so that its speed can be regulated, e.g. if you want to adjust the air volume to the actual need, e.g. to save energy. According to the invention, in the flow direction of the medium according to the arrows 3a, 3b, the impeller outlet 4 is followed by a guide device 5 which deflects the flow of the conveying medium emerging from the impeller in the radial direction according to the arrows 6a in the axial direction according to the arrows 6b until the conveying medium can emerge according to arrows 3b. It can be seen that in the embodiment according to FIG. 1, the guide device 5, which has the shape of a non-rotatably arranged wheel with several blades 7, surrounds the radial impeller 1 from the outside by a distance between the outer circumference of the radial impeller and the guide device 5 is available. As I said, the guide device consists of several guide vanes - e.g. 15 -18 preferably 17 blades are provided - and these blades are set so that the angle of entry corresponds to the direction of exit of the medium from the impeller, so that the medium can enter the diffuser with almost no impact. The guide vanes of the guide apparatus can be designed and arranged in various ways. For example, 6 according to the illustration in FIG. 7, the guide vanes 10 of the guide apparatus 11 of the arrangement according to FIG. 7 are arranged and adjusted so as to be oblique to the longitudinal axis 12 in such a way that the conveyed medium is deflected from the radial direction into the axial direction. the guide vanes of the guide apparatus are inclined at an angle α of 7-15 °, preferably 10 °, to the wheel axis 12. This also results from FIG. 3 of the illustration, here the direction of rotation of the impeller is denoted by 13, the deflection of the conveying medium takes place according to arrow 14 in the axial direction 15. It is also possible to produce the guide vanes of the guide apparatus with such a curved shape that the conveying medium is from the radial direction is deflected in the axial direction. The guide vanes can also have a circular arc profile, they can also have a curvature profile that deviates from the circular arc shape. On the one hand, these different embodiments help to save energy and avoid impact losses, on the other hand, they serve to deflect the pumped medium as expediently and as efficiently as possible after it leaves the impeller and before it enters the subsequent section of the duct or pipeline. According to the embodiment according to FIGS. 7 and 8, again in order to achieve a flow of the medium that is as practical as possible, the length of the blades 1 can be made about five times as large as the radius of curvature r, while the blade height h can be made about two to three times as much as large as the bucket width b. The blade is designated 10 in this case. In order to achieve simple, expedient and as little as possible complex actuation, the guide vanes can be stored in such a way that they can be adjusted and adjusted together, so that subsequent optimal adjustment is possible and volume flow control can be achieved to a small extent is simple and inexpensive. To simplify, above all, the assembly and to achieve a simple construction, it is further provided that the radial impeller, the associated drive motor and the guide device are combined to form a unit which can be installed as a whole in the duct, the pipeline, etc. for what purpose known flanges or reducers or bridging sections, plug connections and the like. can be provided. 1-3, the blades are surrounded on the outside by a jacket 15 of cylindrical shape, which at the same time represents the housing of the fan unit, which holds the entire unit together. In this case, the drive motor 2 is located on the side of the wheel facing away from the inlet 16 into the impeller 1; it is held here with the aid of radial struts 17 which are fastened at their outer ends at 18 to the cylindrical casing. The housing contains the diffuser and the impeller and carries the motor. The housing can be installed in the duct system by means not shown. In the variant according to FIGS. 4 and 5, the drive motor 20 is in turn on the side of the wheel 3 55 facing away from the inlet 21 into the impeller 22

Claims

AT 398 813 B arranged, it is held here with the help of angle brace 23, one part 24 of which runs axially and is attached at its free end at 25 to a support ring 26 which expediently participates in the bearing of the impeller 22, and the other part 27 runs radially (the parts 24 and 27 are connected to each other at 28) and serves to hold the drive motor. 29 is the diffuser, 30 is a mounting plate for the drive motor. Also in this case, in which the fan 22 is designed with backward curved blades, a housing 31 is provided which encloses the unit and at the same time represents the handling for attaching and mounting the unit. 1. Fan unit with a housing, with a free-running spiral housing-less and motor-driven radial impeller contained therein for conveying a gaseous medium and with a radial impeller surrounding the radial impeller immediately adjacent to it, which is arranged on the inside of the housing and a number has axially extending guide vanes which deflect the flow of the conveying medium emerging from the radial impeller in the axial direction, the guide vanes having a substantially rectilinear blade leading edge and are inclined at an angle of attack selected in accordance with the direction of exit of the conveying medium against the axis of rotation of the radial impeller, so that there is a smooth, uniform flow transition into the diffuser, characterized in that the guide vanes have a circular arc profile in radial section, that the diffuser is on the outside Em axial, as a cylinder jacket housing shell is surrounded with approximately the same large cross section and that the guide vanes are inclined at an angle between 7 ° and 15 °, preferably 10 ° with respect to the axis of rotation of the radial impeller.

2. Fan unit according to claim 1, characterized in that the length (2) of the blades is about 5 - 6 times as large as the radius of curvature (r).

3. Fan unit according to claim 1 or 2, characterized in that the blade height (h) is about 2 - 3 times as large as the blade width (b).

4. Fan unit according to one of claims 1 to 3, characterized by an arrangement of 15 to 18, preferably 17 guide vanes.

5. Fan unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the guide vanes are jointly adjustable and adjustable.

6. Fan unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the guide blades are curved against the direction of rotation of the radial impeller.

7. Fan unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the guide blades protrude in the axial direction at both ends on the impeller blades of the radial impeller. Including 3 sheets of drawings 4