DD288649A5

DD288649A5 - RADIAL FAN

Info

Publication number: DD288649A5
Application number: DD89333822A
Authority: DD
Inventors: Klaus Heinrich; Peter Grille; Guenter Klingenberg
Original assignee: Veb Turbowerke Meissen,De
Priority date: 1989-10-23
Filing date: 1989-10-23
Publication date: 1991-04-04
Also published as: DE4023724A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radialventilator, der mindestens aus einer Einstroemduese und einem Radiallaufrad besteht, der ein- und zweiseitig saugend ausgefuehrt ist. Das Ziel der Erfindung ist es, einen Radialventilator mit einer Einstroemduese zu schaffen, die im Zusammenwirken mit einem Laufrad mit ueberwiegend konischer Deckscheibe, das gute Festigkeitseigenschaften aufweist, gleichzeitig einen hohen Ventilatorwirkungsgrad ermoeglicht und optimale Voraussetzungen zur Foerderung von Staub-Gas-Gemischen bietet. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Radialventilator vorzuschlagen, bei dem eine abloesungsfreie Umlenkung des Fluids vorwiegend in der Einstroemduese erfolgt. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz die gekruemmte, vorzugsweise kreisbogenfoermige, Duesenkontur soweit radial einwaerts verschoben wird, dasz die Tangente an das laufradseitige Ende der Einstroemduese unter einem Winkel von * gegenueber der Laufradachse geneigt ist. Die Tangente beruehrt die innere Kontur der Deckscheibe kurz vor der Laufschaufeleintrittskante oder geht in geringem Abstand, maximal 0,01b1, an der konvexen Seite der Laufraddecke vorbei. Die Neigung des konischen Teils der Deckscheibe weist einen gleichen oder geringfuegig groeszeren Winkel gegenueber der Laufradachse als die Tangente an das laufradseitige Ende der Einstroemduese auf. Fig. 2{Radialventilator, einseitig saugend, zweiseitig saugend; Einstroemduese; Deckscheibe; Kruemmungsradius; Umlenkung; Radiallaufrad}The invention relates to a centrifugal fan, which consists of at least one EinstroMduese and a radial impeller, which is executed on one and two sides sucking. The object of the invention is to provide a centrifugal fan with a EinstroMduese, which in conjunction with an impeller with predominantly conical cover plate, which has good strength properties, simultaneously allows high fan efficiency and optimal conditions for the promotion of dust-gas mixtures. The object of the invention is to propose a centrifugal fan, in which a discharge-free deflection of the fluid takes place predominantly in the EinstroMduese. According to the invention, the object is achieved in that the curved, preferably kreisbogenfoermige, Duesenkontur is moved radially inwardly, that the tangent to the impeller-side end of the Einstroemduese is inclined at an angle of * to the impeller axis. The tangent touches the inner contour of the cover plate just before the blade inlet edge or passes at a small distance, maximum 0,01b1, on the convex side of the impeller blanket. The inclination of the conical portion of the cover disc has an equal or slightly larger angle with respect to the impeller axis than the tangent to the impeller end of the Einstroemduese. Fig. 2 {radial fan, suction on one side, sucking on both sides; inlet nozzles; Cover plate; curvature radius; redirection; Impeller}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Radialventilator, insbesondere die Einlaufgestaltung von der Einströmdüse zum Radiallaufrad, der ein- oder zweiseitig saugend ausgeführt ist.The invention relates to a centrifugal fan, in particular the inlet design of the inlet nozzle to the radial impeller, which is designed to suck one or two sides.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Es ist bekannt, daß bei der Gestaltung der Laufräder und der Einströmdüsen von radialen Ventilatoren der Umlenkung des Fluids aus der axialen Ansaugrichtung in die näherungsweise radiale Abströmrichtung besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden muß. Durch experimentelle Untersuchungen ist nachgewiesen worden, daß ein hoher Wirkungsgrad des Ventilators durch eine stetige Umlenkung des Fluids mit möglichst großem Krümmungsradius erreichbar ist. Als Minimalwert für den Krümmungsradius der Deckscheibe wird 0,15 < R₂AJ₀ < 0,2 angegeben.It is known that in the design of the wheels and the inlet nozzles of radial fans of the deflection of the fluid from the axial suction in the approximately radial outflow direction must be paid special attention. It has been proven by experimental investigations that a high efficiency of the fan can be achieved by a constant deflection of the fluid with the largest possible radius of curvature. The minimum value for the radius of curvature of the cover disk is given as 0.15 <R ₂ AJ ₀ <0.2.

Es ist außerdem bekannnt, daß die Kombination dieser Laufradform mit einer gekrümmten Einströmdüse weitere energetische Vorteile schafft.It is also known that the combination of this impeller shape with a curved inlet nozzle provides further energy advantages.

In DE-AS 1276858 wird eine Einströmdüse angegeben, die durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:In DE-AS 1276858 an inlet nozzle is indicated, which is characterized by the following features:

- Die Tangente t, an das laufradseitige Ende der Düsenkontur schneidet die Kontur der Deckscheibe.- The tangent t, to the impeller-side end of the nozzle contour cuts the contour of the cover plate.

- Die Tangente ti und Tangente t₂ am Laufraddeckenkreisbogen an der engsten Spaltstelle sollen sich unter einem stumpfen Winkel von 135°... 155° schneiden.- The tangent ti and tangent t ₂ at the impeller cover circular arc at the narrowest cleavage point should intersect at an obtuse angle of 135 ° ... 155 °.

- Das Höhen-Längen-Verhältnis der Düse beträgt Ve < h/s < Ve.- The height-length ratio of the nozzle is Ve <h / s <Ve.

Es wird weiter eine Anordnung vorgeschlagen, bei der die Einströmdüse und der Eintrittsbereich des Laufrades in Form von zwei sich überdeckenden, gegeneinander versetzten Kreisbögen mit R/d₀» 0,14 ausgebildet sind. Die Einströmdüse ist dabei so ausgebildet, daß die Tangente an das laufradseitige Ende der Düsenkontur die Laufradachse etwa unter einem Winkel von 40° schneidet. Der verbleibende größere Teil der Umlenkung des Fluids aus der axialen Ansaugrichtung in die näherungsweise radiale Abströmrichtung erfolgt bei dieser Konstruktion im Laufrad.It is further proposed an arrangement in which the inlet nozzle and the inlet region of the impeller in the form of two overlapping, staggered circular arcs are formed with R / d ₀ »0.14. The inlet nozzle is designed so that the tangent to the impeller-side end of the nozzle contour intersects the impeller axis approximately at an angle of 40 °. The remaining greater part of the deflection of the fluid from the axial suction direction in the approximately radial outflow direction takes place in this construction in the impeller.

Aus der DE-OS 28 53702 ist weiterhin bekannt, daß das sich in Strömungsrichtung trichterförmig erweiternde Ende der Einströmdüse die Einlaßkante des Laufrades, also den kleinsten Ansaugdurchmesser der Laufraddeckscheibe, radial bis in den Bereich der Deckscheibe des Laufrades hinein überragt. Diese Maßnahme, die auf ein einfaches, preisgünstiges Gebläse mit zur Bodenscheibe paralleler Deckscheibe orientiert ist, beinhaltet eine notwendige längere Führung der Spaltströmung in radialer Richtung, wobei das feststehende Ende der Einströmdüse und die Decköcheibe im letzten Abschnitt parallel verlaufen. Diese Maßnahme hat den Nachteil, daß die Düse in verschiedener Weise geteilt sein muß, um überhaupt montiert werden zu können und ist für moderne Umformverfahren nicht geeignet. Außerdem ist eine genaue Spalteinstellung im Montageprozeß schwierig. Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, daß die Abströmkante der Einströmdüse in axialer Richtung übersteht, was bei der Durchströmung von Staub-Gas-Gemischen nachteilig ist. Es wird eingeschätzt, daß diese Lösung auch aerodynamisch nicht die offenbarten Vorteile erbringt.From DE-OS 28 53702 is further known that the funnel-shaped in the flow direction widening end of the inlet nozzle, the inlet edge of the impeller, so the smallest Ansaugdurchmesser the impeller cover disc, radially extends beyond into the region of the cover plate of the impeller. This measure, which is based on a simple, inexpensive fan with the bottom plate parallel cover plate, includes a necessary longer guide the gap flow in the radial direction, the fixed end of the inlet and the cover plate in the last section are parallel. This measure has the disadvantage that the nozzle must be divided in various ways in order to be able to be mounted at all and is not suitable for modern forming processes. In addition, a precise gap adjustment in the assembly process is difficult. Another disadvantage is seen in that the trailing edge of the inlet nozzle protrudes in the axial direction, which is disadvantageous in the flow of dust-gas mixtures. It is estimated that this solution also does not aerodynamically provide the advantages disclosed.

Bei allen übrigen Lösungen ist erkennbar, daß die Krümmungsradion von Einströmdüse und vorderem Laufraddeckenbereich etwa gleich groß sind. Außerdem erfolgt in der Einströmdüse des Ventilators nur der kleinere Teil der Umlenkung des Fluids aus der axialen Ansaugrichtung in die näherungsweise radiale Abströmrichtung. Der verbleibende größere Teil der Umlenkung wird im Laufrad realisiert.In all other solutions it can be seen that the radius of curvature of the inlet nozzle and the front impeller cover area are approximately equal. In addition, only the smaller part of the deflection of the fluid from the axial suction direction into the approximately radial outflow direction takes place in the inlet nozzle of the fan. The remaining major part of the deflection is realized in the impeller.

Der Nachteil dieser Konstruktionen besteht darin, daß das Laufrad in axialer Richtung zu lang wird, was zu einer großen Gesamtbreite des Ventilators führt. Die große axiale Breite des Laufrades ist aus der Sicht der Festigkeit dieses Bauteils gegenüber den mechanischen Belastungen beim Betrieb und der verbleibenden dynamischen Restunwucht ungünstig. Gleichzeitig ergibt sich aus der damit verbundenen großen Gesamtbreite des Ventilators bei doppelseitig saugenden MaschinenThe disadvantage of these constructions is that the impeller becomes too long in the axial direction, resulting in a large overall width of the fan. The large axial width of the impeller is unfavorable from the point of view of the strength of this component against the mechanical loads during operation and the remaining dynamic residual unbalance. At the same time results from the associated large overall width of the fan in double-suction machines

ein großer Lagerabstand. Daraus resultieren Probleme bei der Dimensionierung der Welle bzw. eine hohe Läufermasse. Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösungen ist es, daß zwei Bauteile (Laufrad und Einströmdüse) mit großem Krümmungsradius verformt werden müssen, was bei großen Blechdicken zu aufwendigen Technologien führt. Außerdem erstreckt sich der Bereich, in dem Laufraddecke und Laufschaufeln miteinander verbunden sind, bis in den gekrümmten Teil der Laufraddecke hinein.a large bearing distance. This results in problems with the dimensioning of the shaft or a high rotor mass. Another disadvantage of the known solutions is that two components (impeller and inlet nozzle) must be deformed with a large radius of curvature, which leads to costly technologies for large sheet thicknesses. In addition, the area in which impeller blanket and blades are connected to each other extends into the curved part of the impeller cover.

Die bekannten Lösungen haben weiterhin den Nachteil, daß mit der vorgeschlagenen Meridianschnittgestaltung die Förderung von Staub-Gas-Gemischen nicht zuverlässig möglich ist und mit Anhaftungen im Deckenbereich gerechnet werden muß. Um gute Festigkeitseigenschaften durch geringe Breite am Schaufeleintritt bei Radialrädern zu erreichen, sind Konstruktionen bekannt, bei denen die Deckscheibe überwiegend konisch oder parallel zur Bodenscheibe ausgeführt ist. Diese Ausführungen sind hinsichtlich des erreichbaren Wirkungsgrades deutlich schlechter als Konstruktionen mit gekrümmter Deckscheibe. Die beschriebenen Einströmdüsen sind für Radialräder mit überwiegend konischer Raddecke nicht einsetzbar, da in diesen Rädern nicht gewährleistet ist, daß die in der Einströmdüse begonnene ablösungsfreio Umlenkung des Fluids kontinuierlich bis in die näherungsweise radiale Abströmrichtung fortgesetzt werden kann. Im Übergangsbereich von der Einströmdüse in das Laufrad ändert sich der Krümmungsradius der Stromlinien stark, was schlechte aerodynamische Eigenschaften bewirkt.The known solutions also have the disadvantage that with the proposed Meridianschnittgestaltung the promotion of dust-gas mixtures is not reliable and must be expected with adhesions in the ceiling area. In order to achieve good strength properties by narrow width at the blade inlet in radial wheels, constructions are known in which the cover plate is designed predominantly conical or parallel to the bottom plate. These designs are significantly worse in terms of achievable efficiency than constructions with a curved cover plate. The inlet nozzles described are not applicable to radial wheels with a predominantly conical wheel cover, since it is not guaranteed in these wheels that the separation-free deflection of the fluid begun in the inlet nozzle can be continued continuously up to the approximately radial outflow direction. In the transition region from the inlet nozzle into the impeller, the radius of curvature of the streamlines changes greatly, causing poor aerodynamic properties.

Ztsl the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, einen Radialventilator mit einer Einströmdüse zu schaffen, die im Zusammenwirken mit einem Laufrad mit überwiegend konischer Deckscheibe, das gute Festigkeitseigenschaften aufweist, gleichzeitig einen hohen Ventilatorwirkungsgrad ermöglicht und optimale Voraussetzungen zur Förderung von Staub-Gas-Gemischen bietet.The object of the invention is to provide a centrifugal fan with an inlet nozzle, which at the same time allows a high fan efficiency in conjunction with an impeller with predominantly conical cover plate, which has good strength properties and optimal conditions for the promotion of dust-gas mixtures.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Radialventilator vorzuschlagen, bei dem eine ablösungsfreie Umlenkung des Fluids vorwiegend in der Einströmdüse erfolgt.The object of the invention is to propose a centrifugal fan in which a separation-free deflection of the fluid takes place predominantly in the inlet nozzle.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die gekrümmte, vorzugsweise kreisbogenförmige, Düsenkontur soweit radial einwärts verschoben wird, daß die Tangente an das laufradseitige Ende der Einströmdüse unter einem Winkel von 45°...70° gegenüber der Laufradachse geneigt ist. Die Tangente berührt die innere Kontur der Deckscheibe kurz vor der Laufschaufeleintrittskant9 oder geht in geringem Abstand, maximal 0,01 χ b,, an der konvexen Seite der Laufraddecke vorbei. Die Neigung des konischen Teils der Deckscheibe weist einen gleichen oder geringfügig größeren Winkel gegenüber der Laufradachse als die Tangente an das laufradseitige Ende der Einströmdüse auf. Dadurch wird erreicht, daß die aus Einströmdüse und Deckscheibe gebildete, strömungsführende Kontur bis zur Schaufeleintrittskante stetig ohne Krümmungssprünge verläuft. Damit wird der überwiegende Teil der Umlenkung des Fluids in der Einströmdüse realisiert. Der mittlere Krümmungsradius R₁ der Einströmdüse, bezogen auf den Ansaugdurchmesser d₀, beträgt R,/d₀ > 0,15. Die Deckscheibe des Laufrades kann sehr weit nach innen konisch verlaufen und der Radius R₂ der Krümmung klein gehalten worden. Das Verhältnis R₂AJ₀ sollte 0,025...0,05 betragen. Die Laufschaufeln enden noch im konischen Teil der Deckscheibe. Das Verhältnis der Höhe h des Kreisabschnittes der Düsenkontur zu seiner Sehnenlänge s hat einen Wert von Ve < h/s < ¹A. Die Anwendung der Erfindung gewährleistet, daß bei Einsatz von Laufrädern mit guten Festigkeitseigenschaften, ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird.According to the invention, the object is achieved in that the curved, preferably circular arc-shaped, nozzle contour is shifted radially inward so far that the tangent to the impeller-side end of the inlet is inclined at an angle of 45 ° ... 70 ° relative to the impeller axis. The tangent touches the inner contour of the cover disc just before the blade inlet edge 9 or passes at a small distance, a maximum of 0.01 χ b ,, on the convex side of the impeller blanket. The inclination of the conical portion of the cover disc has an equal or slightly greater angle to the impeller axis than the tangent to the impeller end of the inlet nozzle. It is thereby achieved that the flow-guiding contour formed from inlet nozzle and cover disk runs continuously up to the blade leading edge without any curvature jumps. Thus, the vast majority of the deflection of the fluid is realized in the inlet nozzle. The mean radius of curvature R ₁ of the inlet nozzle, based on the intake diameter d ₀ , is R, / d ₀ > 0.15. The cover disk of the impeller can be very conical inwardly and the radius R _{2 of} the curvature has been kept small. The ratio R ₂ AJ ₀ should be 0.025 ... 0.05. The blades still end in the conical part of the cover disc. The ratio of the height h of the circular portion of the nozzle contour to its chord length s has a value of Ve <h / s < ¹ A. The application of the invention ensures that when using wheels with good strength properties, a high efficiency is achieved.

embodiment The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.

Fig. 1: zeigt den Schnitt der bisherigen Ventilatorgestaltung nach DE-AS 1276858. Fig.2: zeigt den Schnitt des erfindungsgemäßen Ventilators.Fig. 1: shows the section of the previous fan design according to DE-AS 1276858. Fig.2: shows the section of the fan according to the invention.

In Fig. 1 ist gemäß dem Stand der Technik erkennbar, daß die Tangente am Ende der Einströmdüse die DUsenkontur schneidet, der entsprechende Winkel wesentlich kleiner ist als der Neigungswinkel des konischen Teils der Decke und die Radien der Einströmdüse und der Deckscheibe annähernd gleich sind. Dadurch reichen die Schaufeln in die Krümmung der Deckscheibe hinein und das Laufrad baut wesentlich breiter. Das wird dadurch deutlich, daß bei Fig. 1 und Fig. 2 die Austrittsbreite gleich ist. Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Radialventilator. Die Einströmdüse 1 besitzt einen gekrümmten, vorzugsweise kreisbogenförmigen Verlauf mit dem mittleren Radius R₁. An der dem Laufrad zugewandten Seite weist die Tangente 2 einen Winkel von 45° bis 70°, hier 65° bezogen auf die Laufradachse 3, auf und berührt die Krümmung der Deckscheibe 4. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Tangente maximal in einem Abstand von 0,01 x b, an der konvexen Seite des gekrümmten Teils der L&ufraddecke vorbeigehen. Die Schaufeleintrittskante 5 beginnt kurz hinter diesom Berührungspunkt und die Schaufeln beginnen bereits im konischen Bereich der Dechscheibe 4.In Fig. 1 it can be seen according to the prior art that the tangent at the end of the inlet nozzle cuts the DUsenkontur, the corresponding angle is substantially smaller than the inclination angle of the conical part of the ceiling and the radii of the inlet nozzle and the cover plate are approximately equal. As a result, the blades extend into the curvature of the cover plate and the impeller builds much wider. This is clear from the fact that in Fig. 1 and Fig. 2, the exit width is the same. Fig. 2 shows the radial fan according to the invention. The inlet nozzle 1 has a curved, preferably circular arc-shaped course with the mean radius R ₁ . On the side facing the impeller, the tangent 2 has an angle of 45 ° to 70 °, in this case 65 ° with respect to the impeller axis 3, and touches the curvature of the cover disk 4. In a further embodiment, the tangent can be at a maximum distance of 0 , 01 xb, pass the convex side of the curved part of the air blanket. The blade leading edge 5 begins shortly behind this point of contact and the blades already begin in the conical region of the disk disk. 4

Der Radius R₂ der Krümmung der Deckscheibe 4 ist klein gehalten und beträgt 0,025 bis 0,05 des Ansaugdurchmessers do. Der mittlere Radius Ri der Einströmdüse ist wesentlich größer als R₂ und beträgt hier Ri/d₀ = 0,15.Aus der Gegenüberstellung beider Lösungen ist erkennbar, daß die erfindungsgemäße Einströmdüse vorteilhaft mit Laufrädern hoher Festigkeitseigenschaften kombiniert werden kann, was auch bei diesen Laufrädern einen hohen Ventilatorwirkungsgrad gewährleistet.The radius R _{2 of} the curvature of the cover plate 4 is kept small and is 0.025 to 0.05 of the suction diameter do. The mean radius Ri of the inlet nozzle is substantially greater than R ₂ and is here Ri / d ₀ = 0.15. From the comparison of the two solutions it can be seen that the inlet nozzle according to the invention can be advantageously combined with wheels of high strength properties, which also in these wheels ensures a high fan efficiency.

Claims

1. Radial fan, consisting of a housing, a radial impeller whose cover disk is designed with a small radius in the inlet region and conical shape in the blade area, an inlet nozzle, which has a curved expansion at the downstream end and the outlet diameter is smaller than the inner diameter of the impeller cover disc, and a pressure chamber surrounding the impeller and the inlet nozzle, characterized in that the curved, preferably arcuate contour of the fc-inströmdüse (1) is arranged radially inwardly displaced so far that the tangent at the impeller end side, at an angle α of 45 ° to 70 °, relative to the impeller axis (3), is inclined, the inner contour of the cover disc (4) touches just before the blade entry edge (5) or passes at a slight distance of not more than 0.01 χ b ^ on its convex side, the inclination of conical part of the cover plate (4) an equal or slightly larger Wi with respect to the impeller axis (3) and the radius (R ₂ ) of the curvature of the cover disc (4) at the impeller inlet based on the inlet diameter d ₀ in the range of R ₂ / d ₀ from 0.025 to 0.05 and the inlet nozzle (1 ) has a ratio of h / s of ^1/4 to Vs.

2. Radial fan according to claim 1, characterized in that the average radius (R ₁ ) of the inlet nozzle (1) R, / d ₀ > 0.15.