Druckerzeuger Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druck erzeuger mit mindestens einem rotierenden Durch flusstrommelrad zur Verwendung in Staubsaugern, Windkanälen, Ölbrenneraggregaten, Färbeapparaten, für Klima-, Lüftungs-; Kühl- und Trocknungsanla- gen, Rauchgas- und Umluftförderung, pneumatische Transportanlagen sowie zur Strömungsbeeinflussung, besonders an Flugzeugflügeln.
Es sind Druckerzeuger mit Zulaufkanal, Rad gehäuse, Austrittsdiffusor und mindestens einem rotierenden Durchflusstrommelrad mit nach vorwärts gebogenen Schaufeln und radialem Durchfluss des Mediums durch das Schaufelrad bekannt. Bei diesen Rädern weist das Innere der rotierenden Schaufel trommel Hohlkörper, Leitbleche oder Schaufelgitter auf zum Zwecke, das Mitrotieren des geförderten Mediums zu verhindern und es zu zwingen, wieder aus dem Rad auszuströmen, wodurch erst ein eigent licher Fördervorgang ermöglicht wird (Deutsches Reichspatent Nr. 68469, Eck Ventilatoren 1952, S. 51, 91--93).
Es wurde auf Grund eingehender Versuche eine Konstruktion entwickelt, welche den bekannten, heute kaum mehr verwendeten Durchflussrädern, wie auch - für gewisse Anwendungsgebiete - den Ra dialverdichtern wirtschaftlich überlegen ist.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das von den Schaufeln -und Radseitenflächen be grenzte Radinnere als leerer, einbautenfreier Raum ausgebildet ist.
Im folgenden werden einige Anwendungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Aufriss eines einstufigen Druck erzeugers, teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Grundriss des Druckerzeugers gemäss Fig. 1, Fig. 3 einen Druckerzeuger im Aufriss mit aus wechselbaren Gehäuseteilen, Fig. 4 einen Druckerzeuger im Aufriss mit ver stellbaren Gehäuseteilen, Fig. 5 einen Windkanal mit zwei Druckerzeugern, Fig. 6 einen Staubsauger mit einem Druck erzeuger, im Aufriss, Fig. 7 den Staubsauger gemäss Fig. 6 im Grund riss,
Fig. 8 einen Querschnitt durch einen zweistufi gen Druckerzeuger, Fig. 9 einen Längsschnitt durch den zweitstufi gen Druckerzeuger gemäss Fig. 8, Fig. 10 einen Querschnitt durch zwei ein gemein sames Gehäuse aufweisende Druckerzeuger, deren Schaufelräder parallelachsig angeordnet sind, Fig. 11 eine Ausführungsform analog Fig. 10 jedoch mit anderem Drehsinn der Räder, Fig. 12 Kennlinien eines bekannten Gebläses und des Gebläses gemäss der Erfindung (dimensionslos).
Der erfindungsgemässe Druckerzeuger (Fig. 1 und 2) weist einen Einlaufkanal 1, ein rotierendes Schaufeltrommelrad 2, ein Gehäuse 3 und einen Ab flussdiffusor 4 auf. Den seitlichen Abschluss des Schaufeltrommelrades 2 bilden Scheiben 5, welche auf Wellen sitzen, die der Lagerung des Schaufel trommelrades 2 dienen. Bei Verwendung relativ schmaler Durchflussräder kann es von Nutzen sein, die seitlichen Scheiben 5 auf einer oder auf beiden Seiten zum Zwecke einer Beeinflussung der Strö mung im Radinnern als auch zur Verbesserung der mechanischen Beanspruchung zu profilieren.
Der Antrieb erfolgt entweder direkt über eine Kupplung oder indirekt mittels eines Motors über einen Rie mentrieb oder ein Getriebe. Das geförderte Medium strömt durch den Ein laufkanal 1 zwischen den nach vorwärts gebogenen Schaufeln 6 des Schaufeltrommelrades 2 in den Innenraum 7 des letzteren. Dieser Raum 7 ist von jeglichen Einbauten frei, so dass das Medium in die sem Raum frei strömen kann. Es verlässt das Rad 2 auf der dem Eintritt gegenüberliegenden Seite, indem es diesmal die Schaufeln 6 von innen nach aussen durchströmt.
Das Schaufeltrommelrad 2 wird von den Schei ben 5 auf den zwei Stirnseiten und auf zwei sich ungefähr gegenüberliegenden Seiten des Umfanges vom Gehäuse 3 teilweise umschlossen. Die Durch flussrichtung des Mediums hängt bei gleichem Dreh sinn des Rades 2 nur von der Ausbildung und Lage der Gehäuseteile ab, welche das Schaufeltrommel rad 2 teilweise umschliessen. Mittels in ihrer Lage veränderbaren Gehäuseteilen kann die Durchfluss- riehtung während des Betriebes gewechselt werden, wie dies in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist.
Durch Wechseln eines Konturkörpers 10 (Fig. 3) aus der Stellung I in die Stellung II (Konturkörper 10' ge strichelt) kann die Förderrichtung, bei gleichbleiben der Drehrichtung des Druckerzeugerrades 2, umge kehrt werden. Die Konturkörper 10 bzw. 10' lassen sich seitlich wechselweise ausfahren.
Die Umkehrung der Förderrichtung kann auch, bei etwas schlechterem Wirkungsgrad des Druck erzeugers, durch zwei Klappenpaare 11, 12 und 13, 14 erreicht werden (Fig. 4). Soll die Förderrichtung (ausgezogene Pfeile) geändert werden,. so legt man das Klappenpaar 11, 12 an die Gehäusewand an und klappt das Klappenpaar 13, 14 auf, wodurch die durch gestrichelt gezeichnete Pfeile angedeutete Strömungsrichtung entsteht. Eine Umkehrung der Strömungsrichtung bei gleichem Drehsinn des Rades 2 ist bei bekannten Gebläsen mit Einbauten in dieser einfachen Art nicht möglich.
In Fig. 5 ist ein Windkanal dargestellt, welcher mit zwei Druckerzeugern 15 und 16 der vorbeschrie- benen Art ausgerüstet ist. Die konstruktive Eigenart dieser Druckerzeuger erlaubt es, sie in die Umlenk- ecken des Windkanals einzubauen, woraus ein dop pelter Vorteil resultiert, nämlich Platzersparnis und keine zusätzlichen Krümmerverluste.
Fig. 6 und 7 stellen eine weitere Anwendung des Erfindungsgegenstandes dar. Ein Staubsauger 20 be kannter Bauart besteht u. a. aus Saugdüse 21, Durch flussrad 22 mit Schaufeln 26, Gehäuse 23, Abfluss- kanal 24, Motor 25 und einem (nicht dargestellten) Staubsack.
Als Durchflussrad eignet sich das beschrie bene Rad nicht nur wegen seiner sehr einfachen Bau art und hohen Druckziffer speziell für diese Anwen dung, sondern weil eine Verschmutzung des Rades durch Fäden usw. praktisch nicht eintreten kann, da erfindungsgemäss im Innern des Rades keine Einbau ten vorhanden sind und da, wie mit andern Worten schon erwähnt, jeder Schaufelkanal bei einer Rad umdrehung in entgegengesetzten Richtungen durch- blasen wird. In Fig. 6 und 7 sind der übersichtlich keit halber keine innern Gehäusekonturkörper ein gezeichnet.
Fig. 8 und 9 zeigen einen zweistufigen Druck erzeuger. In einem Gehäuse 30 mit Konturkörper 30' befinden sich koaxial ineinander angeordnet zwei Durchflussräder 31 und 32 entgegengesetzter Drehrichtung. Gegenüber zweistufigen Radialgeblä- sen zeichnet sich diese Bauart durch Einfachheit und geringen Platzbedarf aus.
Fig. 10 und 11 stellen je zwei ein gemeinsames Gehäuse 42 mit Konturkörper 42' bzw. 42" aufwei sende Druckerzeuger dar, deren Schaufelräder 40 und 41 parallelachsig angeordnet sind. Je nach Dreh sinn der Schaufelräder 40, 41 ist der für die Strö mung massgebend beeinflussende Konturkörper am Gehäuse (Konturkörper 42', Fig. 10) oder mitten im Durchströmkanal (Konturkörper 42", Fig. 11) an geordnet.
In Fig. 12 sind Charakteristiken eines einstufigen Durchflussrades nach der Erfindung und eines sol chen bekannter Art dargestellt. Diese weisen als Be zugsgrösse dieselben Radaussendimensionen und Drehzahlen auf. Auf der x-Achse ist das Förder- volumen, auf der y-Achse die statische Druck erhöhung und der Wirkungsgrad angegeben.
Es zeigen: a: Druck-Volumenkurve eines Durchflussrades bekannter Art, 2ja: Wirkungsgrad-Volumenkurve des Durch flussrades bekannter Art, b: Druck-Volumenkurve eines Durchflussrades gemäss vorliegender Erfindung, i7b: Wirkungsgrad-Volumenkurve des Durch flussrades gemäss vorliegender Erfindung.
Aus diesen Kurven geht klar hervor, dass das er findungsgemässe Durchflussrad gegenüber analogen bekannten Durchflussrädern wesentlich besser ist.
Ausserdem erlaubt die einbautenfreie Ausführung den Bau von Druckerzeugern mit viel breiteren Schaufelrädern, da keine durchhängenden und unter dem Einfluss des geförderten Mediums schwingen den Einbauten störend wirken. Die Deformationen der Schaufeln langer Rotoren können durch Einbau von Zwischenscheiben reduziert werden.
Pressure generator The present invention relates to a pressure generator with at least one rotating flow drum wheel for use in vacuum cleaners, wind tunnels, oil burner units, dyeing machines, for air conditioning, ventilation; Cooling and drying systems, flue gas and circulating air conveyance, pneumatic transport systems and for influencing flow, especially on aircraft wings.
There are known pressure generator with inlet channel, wheel housing, outlet diffuser and at least one rotating flow drum wheel with forwardly curved blades and radial flow of the medium through the impeller. In these wheels, the inside of the rotating vane drum has hollow bodies, guide plates or vane grids for the purpose of preventing the conveyed medium from rotating with it and forcing it to flow out of the wheel again, which only enables an actual conveying process (German Reich Patent No. 68469, Eck Ventilatoren 1952, pp. 51, 91--93).
On the basis of detailed tests, a design was developed which is economically superior to the well-known flow impellers, which are hardly used today, as well as - for certain areas of application - the radial compressors.
The invention is characterized in that the inside of the wheel bounded by the blades and wheel side surfaces is designed as an empty space free of built-in components.
In the following, some application examples of the subject matter of the invention are explained with reference to the accompanying drawing.
1 shows an elevation of a single-stage pressure generator, partially in section, FIG. 2 shows a plan view of the pressure generator according to FIG. 1, FIG. 3 shows a pressure generator in elevation with replaceable housing parts, FIG adjustable housing parts, Fig. 5 shows a wind tunnel with two pressure generators, Fig. 6 shows a vacuum cleaner with a pressure generator, in elevation, Fig. 7 shows the vacuum cleaner according to Fig. 6 in outline,
8 shows a cross-section through a two-stage pressure generator, FIG. 9 shows a longitudinal section through the second-stage pressure generator according to FIG. 8, FIG. 10 shows a cross-section through two pressure generators which have a common housing and whose paddle wheels are arranged with parallel axes, FIG Embodiment analogous to FIG. 10, but with a different direction of rotation of the wheels, FIG. 12 shows characteristics of a known blower and the blower according to the invention (dimensionless).
The pressure generator according to the invention (FIGS. 1 and 2) has an inlet channel 1, a rotating vane drum wheel 2, a housing 3 and a flow diffuser 4 from. The side closure of the bucket drum wheel 2 form disks 5, which sit on shafts that serve to support the bucket drum wheel 2. When using relatively narrow flow wheels, it can be useful to profile the side disks 5 on one or both sides for the purpose of influencing the flow inside the wheel and also to improve the mechanical stress.
The drive takes place either directly via a coupling or indirectly by means of a motor via a belt drive or a transmission. The conveyed medium flows through the A running channel 1 between the forwardly curved blades 6 of the paddle drum wheel 2 in the interior 7 of the latter. This space 7 is free of any built-in components, so that the medium can flow freely in this space. It leaves the wheel 2 on the side opposite the inlet, this time flowing through the blades 6 from the inside to the outside.
The paddle drum wheel 2 is of the discs ben 5 on the two end faces and on two approximately opposite sides of the circumference of the housing 3 partially enclosed. With the same direction of rotation of the wheel 2, the flow direction of the medium depends only on the design and position of the housing parts which partially enclose the paddle drum wheel 2. By means of housing parts that can be changed in their position, the flow direction can be changed during operation, as shown in FIGS. 3 and 4.
By changing a contoured body 10 (Fig. 3) from position I to position II (contoured body 10 'dashed lines), the conveying direction can be reversed while the direction of rotation of the pressure generating wheel 2 remains the same. The contour bodies 10 and 10 'can be extended laterally alternately.
The reversal of the conveying direction can also be achieved by two pairs of flaps 11, 12 and 13, 14 if the efficiency of the pressure generator is somewhat poor (FIG. 4). Should the conveying direction (solid arrows) be changed. so one places the pair of flaps 11, 12 against the housing wall and folds the pair of flaps 13, 14, whereby the flow direction indicated by dashed arrows arises. A reversal of the flow direction with the same direction of rotation of the wheel 2 is not possible in this simple way in known blowers with internals.
FIG. 5 shows a wind tunnel which is equipped with two pressure generators 15 and 16 of the type described above. The special design of these pressure generators allows them to be built into the deflection corners of the wind tunnel, which results in a double advantage, namely space savings and no additional loss of manifolds.
Fig. 6 and 7 illustrate a further application of the subject invention. A vacuum cleaner 20 be known type consists u. a. from suction nozzle 21, flow wheel 22 with blades 26, housing 23, drainage channel 24, motor 25 and a dust bag (not shown).
As a flow wheel, the wheel described is suitable not only because of its very simple design and high pressure factor especially for this application, but also because contamination of the wheel by threads etc. can practically not occur, since according to the invention there are no built-in components inside the wheel and there, as already mentioned in other words, each vane channel is blown through in opposite directions with one wheel revolution. In Fig. 6 and 7, for the sake of clarity, no inner housing contour bodies are drawn.
Figs. 8 and 9 show a two-stage pressure generator. In a housing 30 with a contoured body 30 'there are two flow gears 31 and 32 arranged coaxially one inside the other and rotating in opposite directions. Compared to two-stage radial fans, this design is characterized by its simplicity and low space requirement.
10 and 11 each show two pressure generators having a common housing 42 with contoured body 42 'and 42 ", the paddle wheels 40 and 41 of which are arranged parallel to the axis influencing contour body on the housing (contour body 42 ', Fig. 10) or in the middle of the flow channel (contour body 42 ", Fig. 11) to sorted.
In Fig. 12 characteristics of a single-stage flow wheel according to the invention and such a known type are shown. As a reference variable, these have the same outer wheel dimensions and speeds. The x-axis shows the delivery volume, the y-axis shows the static pressure increase and the efficiency.
They show: a: pressure-volume curve of a flow wheel of a known type, 2ja: efficiency-volume curve of the flow wheel of a known type, b: pressure-volume curve of a flow wheel according to the present invention, i7b: efficiency-volume curve of the flow wheel according to the present invention.
It is clear from these curves that the flow wheel according to the invention is much better than analogous known flow wheels.
In addition, the installation-free design allows the construction of pressure generators with much wider paddle wheels, as there are no sagging and swaying installations that have a disruptive effect on the pumped medium. The deformations of the blades of long rotors can be reduced by installing spacers.