DE102013114609A1 - Radial impeller for a drum fan and fan unit with such a radial impeller - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Radial-Laufrad (10) mit axialem Lufteintritt und Luftaustritt über den Laufrad-Umfang, vorzugsweise zur Verwendung in einem spiralförmig ausgestalteten Gehäuse (7), mit einer Bodenscheibe (3), welche einen Außendurchmesser (Da,BS) aufweist, und mit einer konzentrisch zur Bodenscheibe (3) axial beabstandet angeordneten Deckscheibe (1), welche für den axialen Lufteintritt eine kreisförmige Ansaugöffnung (4) mit einem Innendurchmesser (Di,DS) aufweist, sowie mit einer Mehrzahl von zwischen der Bodenscheibe (3) und der Deckscheibe (1) angeordneten, vorwärts gekrümmten, profilierten Schaufeln (2), wobei zwischen jeweils zwei nebeneinander liegenden Schaufeln (2) ein Strömungskanal (5) mit einer radial innen liegenden Lufteintrittsseite (5a) und einer radial außen liegenden Luftaustrittsseite (5b) ausgebildet ist, der – gesehen in Laufrichtung (LR) des Radial-Laufrades (10) – wenigstens teilweise konvex gekrümmt ist. Um in einem derartigen Laufrad (10) die Vorteile eines Trommelläufers mit denen eines Laufrads mit rückwärts gekrümmten Schaufeln vereinen, wird vorgeschlagen, dass der Außendurchmesser (Da,BS) der Bodenscheibe (3) – bezogen auf den Innendurchmesser (Di,DS) der Ansaugöffnung (4) – mindestens um 20% größer als der Innendurchmesser (Di,DS) der Ansaugöffnung (4) ist, dass die Deckscheibe (1) im Strömungskanal (5) eine deckseitige Leitfläche (8) ausbildet, und dass ein sich in Richtung der Eintrittsöffnung (4) öffnender Winkel (αDS), der zwischen einer Tangente (T1) an die deckseitige Leitfläche (8) am Eingang in die Ansaugöffnung (4) und einer Tangente (T2) an die deckseitige Leitfläche (8) am Ausgang aus dem Strömungskanal (5) an seiner radial außen liegenden Luftaustrittsseite (5b) gebildet ist, mindestens 30° beträgt.The invention relates to a radial impeller (10) with axial air inlet and air outlet over the impeller periphery, preferably for use in a helically configured housing (7), with a bottom disc (3) having an outer diameter (Da, BS), and with a concentric with the bottom plate (3) axially spaced cover plate (1), which for the axial air inlet has a circular suction opening (4) with an inner diameter (Di, DS), and with a plurality of between the bottom plate (3) and formed between two adjacent vanes (2) a flow channel (5) with a radially inner air inlet side (5a) and a radially outer air outlet side (5b) is - seen in the direction of travel (LR) of the radial impeller (10) - at least partially convex curved. In order to combine in such an impeller (10) the advantages of a drum rotor with those of an impeller with backward curved blades, it is proposed that the outer diameter (Da, BS) of the bottom disk (3) - based on the inner diameter (Di, DS) of the suction port (4) - at least 20% larger than the inner diameter (Di, DS) of the suction port (4) is that the cover plate (1) in the flow channel (5) forms a deck-side guide surface (8), and that in the direction of Inlet opening (4) opening angle (αDS), the between a tangent (T1) to the deck-side guide surface (8) at the inlet to the suction port (4) and a tangent (T2) to the deck-side guide surface (8) at the exit from the flow channel (5) is formed at its radially outer air outlet side (5b) is at least 30 °.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radial-Laufrad mit axialem Lufteintritt und Luftaustritt über den Laufrad-Umfang, vorzugsweise zur Verwendung in einem spiralförmig ausgestalteten Gehäuse, mit einer Bodenscheibe, welche einen Außendurchmesser aufweist, und mit einer konzentrisch zur Bodenscheibe axial beabstandet angeordneten Deckscheibe, welche für den axialen Lufteintritt eine kreisförmige Ansaugöffnung mit einem Innendurchmesser aufweist, sowie mit einer Mehrzahl von zwischen der Bodenscheibe und der Deckscheibe angeordneten, vorwärts gekrümmten, profilierten Schaufeln, wobei zwischen jeweils zwei nebeneinander liegenden Schaufeln ein Strömungskanal mit einer radial innen liegenden Lufteintrittsseite und einer radial außen liegenden Luftaustrittsseite ausgebildet ist, der – gesehen in Laufrichtung des Radial-Laufrades – konvex gekrümmt ist. Diese Kanalkrümmung bedeutet, dass die saugseitigen Flächen der Schaufeln – zumindest bereichsweise – konvex und ihre druckseitigen Flächen – zumindest bereichsweise – konkav gekrümmt sind.The present invention relates to a radial impeller with axial air inlet and air outlet over the impeller circumference, preferably for use in a spirally designed housing, with a bottom plate, which has an outside diameter, and with a concentric with the bottom plate axially spaced cover plate, which for the axial air inlet has a circular suction opening with an inner diameter, and with a plurality of arranged between the bottom plate and the cover disc, forward curved, profiled blades, wherein between each two adjacent blades a flow channel with a radially inner air inlet side and a radially outer Air outlet side is formed, which - seen in the direction of the radial impeller - is curved convex. This channel curvature means that the suction-side surfaces of the blades-at least in some regions-are convex and their pressure-side surfaces-at least regionally-have a concave curvature.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Lüftereinheit, insbesondere einen Trommellüfter, mit einem derartigen Radial-Laufrad. Unter dem Begriff Lüfter werden dabei Ventilatoren mit einem Druckverhältnis zwischen Ansaug- und Druckseite im Bereich von 1,0 bis 1,1 sowie Gebläse mit einem Druckverhältnis zwischen Ansaug- und Druckseite im Bereich zwischen 1,1 und 3,0 subsumiert.Furthermore, the present invention relates to a fan unit, in particular a drum fan, with such a radial impeller. The term fan here fans are subsumed with a pressure ratio between the suction and discharge side in the range of 1.0 to 1.1 and blowers with a pressure ratio between the intake and pressure side in the range 1.1 to 3.0.
Radial-Laufräder werden heute vorzugsweise dort eingesetzt, wo bei geringerem Volumenstrom ein hoher Druckaufbau erzielt werden soll. Da bei Radial-Laufrädern der gesamte geförderte Luftstrom das Laufrad am Außendurchmesser verlässt, ist es möglich, eine höhere kinetische Energie der Luftmoleküle und damit auch einen höheren Druck zu erzeugen als bei einem Axiallüfter, dessen Umfangsgeschwindigkeit an der Radnabe begrenzt ist. Der Einsatz von Radial-Laufrädern ist insbesondere dann besonders effektiv, wenn ein Luftstrom um 90° von der axialen in radiale Richtung umgelenkt werden muss, oder wenn Bauteile, Filter o. ä. einen freien Luftstrom behindern. Die häufigste Ausführung ist dabei die als Radial-Komplettlüfter mit einem Gehäuse, obwohl es auch unterschiedliche Motor-Laufrad-Kombinationen für Anwendungen gibt, bei denen die Luftführung für den Druckaufbau in ein Gerät integriert werden kann.Today, radial impellers are preferably used where a high pressure build-up is to be achieved at a lower volume flow. With radial impellers, the entire flow of air delivered leaves the impeller at the outer diameter, it is possible to produce a higher kinetic energy of the air molecules and thus a higher pressure than an axial fan whose peripheral speed is limited at the wheel hub. The use of radial impellers is particularly effective when an air flow must be deflected by 90 ° from the axial in the radial direction, or if components, filters o. Ä. Impair a free air flow. The most common design is as a one-piece radial all-in-one fan, although there are also different engine / impeller combinations for applications where the air duct can be integrated into a unit for pressure build-up.
Bei Radial-Laufrädern unterscheidet man zwischen Laufrädern mit in Laufrichtung vorwärts gekrümmten Schaufeln, solchen mit rückwärts gekrümmten Schaufeln und solchen mit radial endenden Schaufeln. Vorwärts – in Drehrichtung – gekrümmte Schaufeln bewirken, dass der Strömungskanal, der von einer radial innen liegenden Lufteintrittsseite zu einer radial außen liegenden Luftaustrittsseite verläuft, – in Laufrichtung des Radial-Laufrades gesehen – konvex gekrümmt ist. Die saugseitigen Flächen der Schaufeln sind somit – zumindest bereichsweise – konvex und ihre druckseitigen Flächen – zumindest bereichsweise – konkav gekrümmt. Radial-Laufräder mit vorwärts gekrümmten Schaufeln erlauben eine hohe Drallzufuhr der Luftströmung und erreichen so eine hohe Energieumsetzung. Nachteilig ist dabei allerdings ein hoher dynamischer Druck der austretenden Luft. Dieser dynamische Druck muss in einem nachfolgenden Leitapparat, wie beispielsweise in einem Spiralgehäuse, in statischen Druck umgesetzt werden. Radial-Laufräder mit vorwärts gekrümmten Schaufeln führen der Strömung mehr Drall zu als Radial-Laufräder mit rückwärts gekrümmten Schaufeln. Somit ist die benötigte Drehzahl zum Erreichen des gleichen Betriebspunktes bei Radial-Laufrädern mit vorwärts gekrümmten Schaufeln im Vergleich zu Radial-Laufrädern mit rückwärts gekrümmten Schaufeln gleicher Baugröße wesentlich niedriger. Der Wirkungsgrad von Radial-Laufrädern mit rückwärts gekrümmten Schaufeln ist deutlich höher als bei Radial-Laufrädern mit vorwärts gekrümmten Schaufeln.In the case of radial impellers, a distinction is made between impellers with forwardly curved blades in the running direction, those with rearwardly curved blades and those with radially ending blades. Forward - in the direction of rotation - curved blades cause the flow channel, which runs from a radially inner air inlet side to a radially outer air outlet side, - seen in the running direction of the radial impeller - is convexly curved. The suction-side surfaces of the blades are thus - at least partially - convex and their pressure-side surfaces - at least partially - concave curved. Radial impellers with forward curved blades allow a high swirl of the air flow and thus achieve a high energy conversion. The disadvantage, however, is a high dynamic pressure of the exiting air. This dynamic pressure must be converted into static pressure in a downstream diffuser, such as a volute casing. Radial impellers with forwardly curved vanes impart more swirl to the flow than radial impellers with backward-curved vanes. Thus, the speed required to achieve the same operating point is significantly lower for radial impellers with forward curved blades than for radial impellers with backward curved blades of the same size. The efficiency of radial impellers with backward curved blades is significantly higher than that of radial impellers with forward curved blades.
Eine besondere Ausführung des Radiallüfters ist der Trommellüfter. Als Trommellüfter bezeichnet man Radialventilatoren, deren Laufräder einer Trommel gleichen, d. h. die Laufradbreite ist im Vergleich zum Raddurchmesser relativ groß. Sie kann insbesondere im Bereich zwischen 40 und 80 Prozent bezogen auf den Außendurchmesser der Bodenscheibe liegen. Derartige, auch unter dem Namen Scirocco-Läufer seit etwa 80 Jahren bekannte, mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln versehene Läufer werden bei Anwendungen eingesetzt, die kleine radiale Abmessungen erfordern. Das Verhältnis des Innendurchmessers der Deckscheibe zum Außendurchmesser der Bodenscheibe des Original-Scirocco-Läufers lag bei 0,875.A special version of the radial fan is the drum fan. Drum fans are radial fans whose impellers are the same as a drum. H. the impeller width is relatively large compared to the wheel diameter. It may in particular be in the range between 40 and 80 percent, based on the outer diameter of the bottom disk. Such, also known under the name Scirocco runners for about 80 years, provided with forward curved blades runners are used in applications that require small radial dimensions. The ratio of the inner diameter of the cover disc to the outer diameter of the bottom disc of the original Scirocco rotor was 0.875.
Heutige vorwärtsgekrümmte Radial-Laufräder, die in spiralförmigen Gehäusen als Trommelläufer zum Einsatz kommen, zeichnen sich durch eine hohe Leistungsdichte, d. h. durch eine hohe Förderleistung bei kleinem Bauraum und gute akustische Eigenschaften, insbesondere durch einen niedrigen Geräuschpegel beim Betrieb, aus. Der aerodynamische Wirkungsgrad ist jedoch aufgrund von Ablösungen und Wirbelbildungen im Vergleich zu rückwärtsgekrümmten Laufrädern relativ niedrig. Trommelläufer-Ventilatoren werden im Bereich der Luft- und Klimatechnik in Anlagen mit einer erforderlichen Druckerhöhung von vorzugsweise bis zu 4000 Pa und mit Volumenströmen bis zu 8 m3/s – bezogen auf einen Laufraddurchmesser von einem Meter und eine einflutige Ausführung – eingesetzt.Today's forward curved radial impellers, which are used in spiral-shaped housings as a drum rotor, are characterized by a high power density, ie by a high flow rate in a small space and good acoustic properties, in particular by a low noise level during operation from. However, the aerodynamic efficiency is relatively low due to detachments and vortices compared to backward curved wheels. Drum roller fans are used in the field of air conditioning and air conditioning in systems with a required pressure increase of preferably up to 4000 Pa and with flow rates up to 8 m 3 / s - related to a wheel diameter of one meter and a single-flow design.
Bei einem beispielsweise aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Radial-Laufrad der eingangs genannten Art und eine Lüftereinheit mit einem derartigen Radial-Laufrad zu schaffen, in denen sich die Vorteile eines Trommelläufers mit solchen eines Laufrads mit rückwärts gekrümmten Schaufeln vereinen, mit denen also insbesondere eine Wirkungsgradsteigerung unter Beibehaltung einer hohen Leistungsdichte und einer geringen Geräuschentwicklung erzielbar sind.The present invention is based on the object to provide a radial impeller of the type mentioned and a fan unit with such a radial impeller in which unite the advantages of a drum rotor with those of an impeller with backward curved blades, with which in particular an increase in efficiency while maintaining a high power density and low noise can be achieved.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Außendurchmesser der Bodenscheibe des Radial-Laufrads – bezogen auf den Innendurchmesser der Ansaugöffnung – mindestens um 20% größer als der Innendurchmesser der Ansaugöffnung ist, dass die Deckscheibe im Strömungskanal eine deckseitige Leitfläche ausbildet, wobei ein sich in Richtung der Eintrittsöffnung öffnender Winkel, der zwischen einer Tangente an die deckseitige Leitfläche am Eingang in die Ansaugöffnung der Deckscheibe und einer Tangente an die deckseitige Leitfläche am Ausgang aus dem Strömungskanal an seiner radial außen liegenden Luftaustrittsseite gebildet ist, mindestens 30° beträgt.According to the invention this is achieved in that the outer diameter of the bottom disc of the radial impeller - based on the inner diameter of the suction - at least 20% larger than the inner diameter of the suction port that the cover plate in the flow channel forms a deck-side guide surface, with a in the direction the inlet opening angle, which is formed between a tangent to the deck-side guide surface at the entrance to the suction port of the cover plate and a tangent to the deck-side guide surface at the exit from the flow channel at its radially outer air outlet side is at least 30 °.
Eine erfindungsgemäße Lüftereinheit zeichnet sich dabei dadurch aus, dass das erfindungsgemäße Radial-Laufrad in einem Gehäuse, insbesondere in einem spiralförmig ausgebildeten Gehäuse, angeordnet ist.A fan unit according to the invention is characterized in that the radial impeller according to the invention is arranged in a housing, in particular in a spiral-shaped housing.
Durch die Erfindung kann der Vorteil von bisher als Trommelläufer bekannten Radial-Laufrädern beibehalten werden, dass diese im Vergleich zu Radial-Laufrädern mit rückwärts gekrümmten Schaufeln eine hohe Leistungsdichte und ein niedriges Geräusch mit geringen Drehklangüberhöhungen aufweisen. Die vorteilhaft hohe Leistungsdichte ist auf eine hohe Drallzufuhr der Strömung durch die Vorwärtskrümmung der Schaufeln zurückführbar. Dabei wird eine geringe Geräuschentwicklung durch bevorzugt hohe Schaufelanzahlen und vorzugsweise niedrige Drehzahlen bei Betrieb gefördert. Sowohl die Vorwärtskrümmung, als insbesondere auch eine hohe Schaufelanzahl verhindern bzw. verringern zumindest Ablösungen an den Schaufeln und an der Deckscheibe, erhöhen jedoch die Reibungskräfte, was zu Verlusten und einer Senkung des Wirkungsgrades führen kann. Dem kann durch die erfindungsgemäße geometrische Gestaltung des Radial-Laufrades wirksam entgegengewirkt werden, wobei in bevorzugter Ausführung vorgesehen werden kann, dass der Außendurchmesser der Bodenscheibe – bezogen auf den Innendurchmesser der Ansaugöffnung der Deckscheibe – um 50% größer, maximal um als 90% größer als der Innendurchmesser der Deckscheibe ist.By the invention, the advantage of previously known as drum rotor radial impellers can be maintained that they have a high power density and a low noise with low rotary sound overshoot compared to radial impellers with backward curved blades. The advantageously high power density is attributable to a high swirl supply of the flow through the forward curvature of the blades. In this case, a low noise is promoted by preferably high numbers of blades and preferably low speeds during operation. Both the forward curvature, and in particular a high number of blades prevent or at least reduce detachment on the blades and on the cover disk, but increase the frictional forces, which can lead to losses and a reduction in the efficiency. This can be effectively counteracted by the inventive geometric design of the radial impeller, which can be provided in a preferred embodiment, that the outer diameter of the bottom plate - based on the inner diameter of the intake of the cover plate - 50% larger, at most by more than 90% larger than the inner diameter of the cover plate is.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Umlenkung der axialen Anströmung in radiale oder diagonale Richtung kann insbesondere eine Ablösung an der Deckscheibe verhindert werden, was durch eine sogenannte CFD-Strömungssimulation nachgewiesen werden kann. CFD (Computational Fluid Dynamics) bezeichnet dabei eine in der Strömungsmechanik etablierte Methode, die das Ziel hat, strömungsmechanische Probleme iterativ mit numerischen Methoden zu lösen und danach die Ergebnisse – bevorzugt durch Farbdarstellungen – zu visualisieren. Dabei werden die in der Strömungsmechanik verwendeten, die Impuls- und Massenerhaltung beschreibenden Navier-Stokes-Gleichungen unter Vorgabe bestimmter Randbedingungen mathematisch modelliert. Dies stellt eine kostengünstige Alternative zu aufwändigen, beispielsweise im Windkanal durchgeführten experimentellen Versuchsreihen dar und ermöglicht es, Strömungsparameter zu analysieren, die messtechnisch nicht erfassbar sind, wie die turbulente kinetische Energie, die Wirbelviskosität usw.The inventive design of the deflection of the axial flow in the radial or diagonal direction can be prevented in particular a detachment of the cover plate, which can be detected by a so-called CFD flow simulation. CFD (Computational Fluid Dynamics) refers to a method established in fluid mechanics that aims to solve flow-mechanical problems iteratively with numerical methods and then to visualize the results, preferably through color representations. In this case, the Navier-Stokes equations used in fluid mechanics and describing momentum and mass conservation are modeled mathematically under specification of certain boundary conditions. This represents a cost-effective alternative to complex, for example in the wind tunnel experimental series of experiments and allows to analyze flow parameters that are not metrologically detectable, such as the turbulent kinetic energy, the vortex viscosity, etc.
Zur Verhinderung von Ablösungen an der Deckscheibe trägt auch eine Gestaltung der Deckscheibe mit vorzugsweise relativ großer axialer Breite bei, wonach die Breite der Deckscheibe bevorzugt mindestens 30% der Gesamtbreite des Laufrads einnehmen kann. Eine derartige Breitendimensionierung ist in der Kombination mit der Erfindung als synergistisch wirksam anzusehen, da bei herkömmlichen Trommelläufern mit unprofilierten Schaufeln durch diese Gestaltung keine Verbesserung erzielt werden kann.To prevent detachment of the cover plate also contributes to a design of the cover plate with preferably relatively large axial width, after which the width of the cover plate can preferably occupy at least 30% of the total width of the impeller. Such a width dimensioning is considered to be synergistically effective in combination with the invention, since in conventional drum travelers with unprofiled blades no improvement can be achieved by this design.
Bei einer vorgegebenen Wellenleistung wird der Wirkungsgrad durch den geförderten Volumenstrom und durch die mittels des Ventilators bewirkte Totaldruckerhöhung bestimmt, aus deren Produkt sich die Förderleistung ergibt, wobei entsprechend der sogenannten Bernoulli-Gleichung unter Totaldruck die Summe aus statischem und dynamischem Druck verstanden wird. Der Wirkungsgrad beschreibt also das Verhältnis der Förderleistung zur Leistung einer den Lüfter antreibenden Welle und wird nach der Formel
Die Kombination des Merkmals „profilierte Schaufeln” mit den Merkmalen der strömungstechnisch erfindungsgemäß gestalteten Deckscheibe kann den Wirkungsgrad deutlich steigern. Jedoch ist dies nur möglich, wenn der Außendurchmesser der Bodenscheibe – im Gegensatz zu den bisherigen, bekannten Ausführungsformen – mindestens 20% größer als der die Größe der Ansaugöffnung bestimmende Innendurchmesser der Deckscheibe ist.The combination of the feature "profiled blades" with the features of the fluidically designed according to the invention cover plate can significantly increase the efficiency. However, this is only possible if the outer diameter of the bottom plate - in contrast to the previous, known embodiments - at least 20% larger than the size of the suction opening defining inner diameter of the cover plate.
Andererseits ist es aber mit unprofilierten Schaufeln, wie sie ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt sind, auch bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen Durchmesserverhältnis und dem minimalen Winkel zwischen den Tangenten von 30° nicht möglich, die Strömung im Schaufelkanal ablösefrei umzulenken. Ablösungen sind bekanntlich verlustbehaftet und führen zu einem schlechten Laufradwirkungsgrad. So wird sogar bekanntermaßen davon ausgegangen, dass eine Fehlanströmung am Schaufeleintritt durch zu steile Schaufeln immer noch als günstiger anzusehen ist, als eine instabile Ablösung, die sich bei schaufelkongruenter Strömung einstellt. Durch eine Schaufelprofilierung kann die Strömung trotz schaufelkongruenter Anströmung, was geringe Stoßverluste am Schaufeleintritt bedeutet, bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Gestaltung von Deck- und Bodenscheibe ablösefrei im Schaufelkanal umgelenkt werden.On the other hand, it is not possible with unprofiled blades, as they are also known from the prior art, even with the diameter ratio provided according to the invention and the minimum angle between the tangents of 30 ° to redirect the flow in the blade channel. Detachments are known to be lossy and result in poor impeller efficiency. Thus, it is even known to be assumed that a false flow at the blade inlet due to blades that are too steep can still be regarded as more favorable than an unstable detachment, which sets in with blade-congruent flow. By blade profiling, the flow despite blade-congruent flow, which means low impact losses at the blade inlet, are deflected in the design according to the invention provided cover and bottom disc free transfer in the blade channel.
Eine weitere Wirkungsgrad-Steigerung eines Gesamtgebläses mit dem erfindungsgemäßen Radial-Laufrad ist durch die Wahl eines Breitenverhältnisses einer Gehäusebreite am Laufradaustritt zur Laufradaustrittsbreite selbst von mindestens 1,0 bis zu maximal 1,4 erreichbar.A further increase in efficiency of a total blower with the radial impeller according to the invention can be achieved by selecting a width ratio of a housing width at the impeller outlet to impeller outlet width itself of at least 1.0 up to a maximum of 1.4.
Mit der Erfindung können so Wirkungsgrade im Bereich zwischen 0,65 und 0,80, vorzugsweise sogar bis zu 0,90, erzielt werden.With the invention, efficiencies in the range between 0.65 and 0.80, preferably even up to 0.90, can be achieved.
Wenn ein rückwärtsgekrümmter Radialventilator gemäß dem Stand der Technik im akustisch-optimalen Betriebspunkt, d. h. bei maximalem Wirkungsgrad, betrieben wird, lässt sich der Gesamtschallleistungspegel mit einer Genauigkeit von ±4 dB nach der Formel
Unter der Leistungszahl L, welche als Maß für die Leistungsdichte anzusehen ist, versteht man entsprechend der Formel
Die Druckzahl stellt das Verhältnis der vom Rad erzeugten Druckhöhe zum Staudruck der Umfangsgeschwindigkeit dar und wird nach der Formel
Mit der Erfindung können Lieferzahlen im Bereich von 0,6 bis 1,0, vorzugsweise im Bereich von 0,6 bis 0,8 und Druckzahlen im Bereich von 2,2 bis 3,2, vorzugsweise im Bereich von 2,8 bis 3,0 erreicht werden, wobei die Leistungszahl im Bereich von 0 bis 1,5, vorzugsweise im Bereich von 0 bis 1,0, liegen kann.With the invention, delivery numbers in the range of 0.6 to 1.0, preferably in the range of 0.6 to 0.8 and pressure numbers in the range of 2.2 to 3.2, preferably in the range of 2.8 to 3, 0, where the coefficient of performance may range from 0 to 1.5, preferably from 0 to 1.0.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Trommelläufern, bei denen in der Einbausituation des Laufrades in der Regel ein axialer Abstand im Bereich einiger Millimeter zwischen Düse und Deckscheibe besteht, kann bei erfindungsgemäßer Gestaltung der Deckscheibe zusätzlich optional vorteilhafterweise auch eine düsenförmige Gestaltung des Einlaufs und ein axiales Eintauchen der Düse in die Deckscheibe vorgesehen sein. Dadurch kann der Spaltstrom in die gleiche Richtung wie der durch die Ansaugöffnung eintretende Haupt-Volumenstrom gerichtet werden. Der Spaltstrom trägt dann vorteilhafterweise zur Stabilisierung der Umlenkung in die radiale Richtung bei, wie dies bekanntermaßen nur bei Radialrädern mit rückwärts gekrümmten Schaufeln erfolgt. In contrast to conventional drum travelers, in which in the installation situation of the impeller usually an axial distance in the range of a few millimeters between the nozzle and cover plate, in the inventive design of the cover additionally optionally advantageously also a nozzle-shaped design of the inlet and an axial immersion of the nozzle be provided in the cover plate. Thereby, the split flow can be directed in the same direction as the main volume flow entering through the suction port. The split flow then advantageously contributes to the stabilization of the deflection in the radial direction, as is known to occur only with radial wheels with backward curved blades.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten und werden an Hand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:Advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims and will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings. Showing:
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile bzw. funktionsgleiche Teile auch mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Sofern bestimmte, beschriebene und/oder aus den Zeichnungen entnehmbare Merkmale des erfindungsgemäßen Radial-Laufrads bzw. der erfindungsgemäßen Lüftereinheit oder ihrer Bestandteile nur im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen erwähnt sind, sind diese aber auch gemäß der Erfindung unabhängig von diesem Ausführungsbeispiel als Einzelmerkmal oder aber auch in Kombination mit anderen Merkmalen des Ausführungsbeispiels von Bedeutung und können als zur Erfindung gehörig beansprucht werden.In the figures of the drawing, like parts or functionally identical parts are also identified by the same reference numerals. If certain, described and / or removable from the drawings features of the radial impeller or the fan unit according to the invention or its components are mentioned only in connection with the embodiments, but these are also independent of this embodiment as a single feature or even according to the invention in combination with other features of the embodiment of meaning and can be claimed as belonging to the invention.
Wie zunächst aus
Die Schaufeln
Die Deckscheibe
Profilierung der Schaufeln
Zur Ausbildung einer strömungsmechanisch günstigen Form kann – wie
Eine optimale – in einer für einen Trommellüfter charakteristischen Weise große – Anzahl von Schaufeln
Wie des Weiteren aus
Bei der erfindungsgemäßen Lüftereinheit
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Außendurchmesser Da,BS der Bodenscheibe
Dies ist auch dann der Fall, wenn die Tangente T1 vom Parallelverlauf zur Längsachse X-X des Radial-Laufrades
In Analogie zur Leitfläche
Die deckseitige Leitfläche
Anstelle des oben genannten, axial in Richtung der Längsachse X-X gemessenen Abstands zwischen Bodenscheibe
Was den durch
So kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein Einlauf
Diese Ausbildung steht im Gegensatz zu einer Auffassung der Fachwelt, wonach von einer düsenförmig gestalteten Deckscheibe, wie sie bei Radialventilatoren mit rückwärts gekrümmten Schaufeln üblich ist, keine Verbesserung im Wirkungsgrad η erwartet werden könne.This training is in contrast to a view of the art, according to which of a nozzle-shaped cover plate, as is customary in centrifugal fans with backward curved blades, no improvement in the efficiency η could be expected.
Bei den bekannten Radialventilatoren mit vorwärts gekrümmten Schaufeln tauchen die Düsen nicht in die Deckscheibe ein. Die statische Druckdifferenz an einem Spalt zwischen dem düsenförmigem Einlauf und der Deckscheibe ist bei bekannten Radialrädern mit vorwärts gekrümmten Schaufeln zu gering, um zu erreichen, dass sich die durch den Einlauf axial – entlang der Längsachse X-X – bewegende Hauptströmung durch eine Impulszufuhr aus der zusätzlich durch den Spalt seitlich in die Ansaugöffnung der Deckscheibe gelangenden Spaltströmung an die Deckscheibe anlegt. Außerdem werden dadurch die Schaufeln nahe der Deckscheibe axial angeströmt, wodurch sich die Strömung bereits an den Schaufeleintrittskanten ablöst.In the known centrifugal fans with forward curved blades, the nozzles do not submerge in the cover disk. The static pressure difference at a gap between the nozzle-shaped inlet and the cover plate is too low in known radial wheels with forward curved blades, to achieve that axially through the inlet - along the longitudinal axis XX - moving main flow by a pulse supply from the additionally by the gap flows laterally into the intake opening of the cover disk reaching gap flow to the cover disk. In addition, the blades are thereby flowed axially near the cover disk, whereby the flow already separates at the blade entry edges.
Bei der Erfindung können stattdessen durch den sich bei einem Eintauchen des düsenförmig gestalteten Einlaufs
Als äußerst günstig für die Ausbildung der Strömung hinter dem Einlauf
Des Weiteren kann – wie dies
Schließlich ist es unter dem Gesichtspunkt eines hohen Wirkungsgrades η auch von Vorteil, wenn das Gehäuse
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. So kann der Fachmann auch zweckmäßige ergänzende technische Maßnahmen vorsehen, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Beispielsweise kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass ein Austrittsdurchmesser Da,S der Schaufeln
Für die deckseitige Leitfläche
Insofern das Radial-Laufrad
Auch eine doppelflutige Ausführung des erfindungsgemäßen Radial-Laufrads
Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 15 definierten Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal der unabhängigen Ansprüche weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann.Furthermore, the invention has hitherto not been limited to the feature combinations defined in the
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
-
Deckscheibe von
10 Cover disc of10 - 22
-
Schaufel von
10 zwischen1 und3 Scoop of10 between1 and3 - 2a2a
-
Vorderkante von
2 Leading edge of2 - 2b2 B
-
Hinterkante von
2 Trailing edge of2 - 2c2c
-
Druckseite von
2 Print side of2 - 2d2d
-
Saugseite von
2 Suction side of2 - 33
-
Bodenscheibe von
10 Bottom disc of10 - 3a3a
-
Motoraufnahmeöffnung für
6 in3 Motor intake opening for6 in3 - 44
-
Ansaugöffnung von
1 Intake opening of1 - 55
-
Strömungskanal in
10 zwischen2 /2 und zwischen8 /9 Flow channel in10 between2 /2 and between8th /9 - 5a5a
-
Lufteintrittsseite von
5 Air inlet side of5 - 5b5b
-
Luftaustrittsseite von
5 Air outlet side of5 - 66
-
Antriebsmotor für
10 Drive motor for10 - 6a6a
-
Außenkontur von
6 Outer contour of6 - 77
-
Gehäuse von
20 Housing of20 - 7a7a
-
Luftführungskanal von
7 Air duct of7 - 7b7b
-
Lufteintrittsöffnung von
7 in7a Air intake opening of7 in7a - 88th
-
deckseitige Leitfläche von
5 deck-side guide surface of5 - 99
-
bodenseitige Leitfläche von
5 bottom-side guide surface of5 - 1010
- Radial-LaufradRadial impeller
- 2020
-
Lüftereinheit mit
10 Fan unit with10 - 2121
-
Einlauf von
7 Enema of7 - 2222
-
Spalt zwischen
21 und1 Gap between21 and1 - AA
-
kürzester Abstand zwischen
1 und3 shortest distance between1 and3 - BB
-
Breite von
7 bei7b Width of7 at7b - b2 b 2
-
Laufradaustrittsbreite von
1 Impeller outlet width of1 - bDS b DS
-
Breite von
1 Width of1 - bges b ges
-
Gesamtbreite von
10 Total width of10 - Da,BS D a, BS
-
Außendurchmesser von
3 Outside diameter of3 - Da,DS D a, DS
-
Außendurchmesser von
1 Outside diameter of1 - Da,S D a, S
-
Austrittsdurchmesser von
2 an1 Exit diameter of2 at1 - Di,DS D i, DS
-
Innendurchmesser von
4 in1 Inside diameter of4 in1 - dS d S
-
Profildicke von
2 Profile thickness of2 - LRLR
-
Laufrichtung von
10 Running direction of10 - LE L E
-
Eintauchlänge von
21 in1 , Länge von22 Immersion length of21 in1 , Length of22 - LS L S
-
Profilgesamtlänge von
2 Profile footage of2 - Ri,S R i, S
-
Innenradius von
2 bei2a Inner radius of2 at2a - Ri,DS Ri, DS
-
Innenradius von
4 in1 Inner radius of4 in1 - SS
-
Strömungsrichtung in
5 von5a nach5b Flow direction in5 from5a to5b - T1 T 1
-
Tangente an
8 bei4 Tangent on8th at4 - T2 T 2
-
Tangente an
8 bei5a Tangent on8th at5a - WW
-
Wirbel zwischen
3 und6 (4 )Whirl between3 and6 (4 ) - X-XX X
-
Längsachse von
10 ,20 Longitudinal axis of10 .20 - αDS α DS
- Winkel zwischen T1 und T2 Angle between T 1 and T 2
- αDS1 α DS1
- Winkel zwischen T1 und X-XAngle between T 1 and XX
- αDS2 α DS2
- Winkel zwischen T2 und X-XAngle between T 2 and XX
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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