DE102017101979A1

DE102017101979A1 - Radialturbomaschine

Info

Publication number: DE102017101979A1
Application number: DE102017101979.0A
Authority: DE
Inventors: Roland Magiera
Original assignee: Oelde Ventilatorfab GmbH; Ventilatorenfabrik Oelde GmbH
Current assignee: Oelde Ventilatorfab GmbH; Ventilatorenfabrik Oelde GmbH
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2018-08-02

Abstract

Eine Radialturbomaschine, mit einem einen Mediumeintritt (2) und einen Mediumaustritt (3) aufweisenden Spiralgehäuse (1), in dem ein antreibbares, drehbares Laufrad (4) mit mehreren, in oder entgegen der Drehrichtung des Laufrades (4) schräg ausgerichteten Schaufeln (5) gelagert ist, wobei die Schaufeln (5) auf ihrer dem Mediumeintritt (2) zugewandten Seite eine parallel zur Drehachse des Laufrades (4) oder geneigt dazu sich erstreckende Eintrittskante (6) und gegenüber eine Austrittskante (8) aufweist, ist so ausgebildet, dass die Eintrittskante (6) mit einer Profilierung (7) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialturbomaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Radialturbomaschinen finden als Radialventilatoren, Radialgebläse, Radialverdichter oder Radialpumpen Verwendung. Der Einfachheit halber wird im Folgenden ein zu den anderen Radialturbomaschinen im Wesentlichen baugleicher Radialventilator beschrieben.
Charakteristisch für einen Radialventilator ist ein Spiralgehäuse, mit einem axialen Lufteintritt als Mediumeintritt und einem radialen Luftaustritt als Mediumaustritt sowie ein im Spiralgehäuse drehbar gelagertes, angetriebenes Laufrad, das mit einer Mehrzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilten Schaufeln bestückt ist. Diese sind üblicherweise entgegen der Drehrichtung schräg ausgerichtet und in ihrer Fläche planeben oder in Drehrichtung vorwärts oder rückwärts konvex gekrümmt, wobei durch den Abstand zwischen zwei Schaufeln ein Kanal gebildet ist, der beidseitig offen ist.
An der dem Lufteintritt zugewandten Seite weist jede Schaufel eine parallel zur Drehachse oder geneigt dazu sich erstreckende, lineare Eintrittskante auf und gegenüberliegend eine Austrittskante.
Das zu fördernde und/oder zu verdichtende Medium wird durch den axialen Lufteintritt angesaugt, durch die Rotation des Laufrades um 90° umgelenkt und strömt durch den Luftaustritt radial nach außen.
Dabei ergeben sich Reibungsverluste, beispielsweise an den Seitenwänden des Laufrades und den Schaufeloberflächen sowie Stoßverluste, insbesondere an den Eintrittskanten der Schaufeln, an denen das zu fördernde Medium aufgeteilt und den Laufradkanälen zugeführt wird.
Diese Stoßverluste führen zu einer deutlichen Reduzierung des theoretisch möglichen Wirkungsgrads, insbesondere hinsichtlich der Druckerzeugung oder des Volumendurchsatzes. Überdies führt der Betrieb des bekannten Radialventilators vor allem aufgrund der Konfiguration, d.h. der gerade verlaufenden Eintrittskanten der Schaufeln und der damit erzeugten Strömungsverhältnisse des geförderten Mediums zu deutlich störenden Geräuschemissionen.
Damit entspricht der bekannte Radialventilator nicht den Forderungen nach einer Betriebsoptimierung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Radialventilator der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass sein Betrieb, insbesondere hinsichtlich des Wirkungsgrads, verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Radialventilator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch diese konstruktive Ausgestaltung, insbesondere der Schaufeln, werden die Stoßverluste beim Eintritt des Mediums in das Laufrad, d.h. in die gebildeten Kanäle zwischen benachbarten Schaufeln, deutlich reduziert.
Damit einher geht eine gewünschte Druckerhöhung des geförderten Mediums ebenso wie eine Erhöhung des Volumendurchsatzes bei gleichem Energieverbrauch, so dass der Wirkungsgrad deutlich verbessert wird.
Wie sich überraschend gezeigt hat, ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schaufeln eine Reduzierung der Geräuschemissionen erreicht, was gleichfalls zu einer Betriebsoptimierung des Radialventilators beiträgt.
Die Profilierung der Eintrittskante kann unterschiedlich gestaltet sein und ist im Wesentlichen abhängig vom Anwendungsfall.
Bei einer Ausführungsvariante besteht die Profilierung aus in Längsrichtung der Eintrittskante gesehen hintereinander wellenförmig angeordneten Erhebungen und Tälern, wobei diese gleichmäßig oder ungleichmäßig in Form und Anordnung vorgesehen sein können.
Eine andere Variante der erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, als Profilierung, gleichfalls entlang der Eintrittskante, Spitzen in Sägezahnform vorzusehen, die unmittelbar nebeneinander liegend angeordnet sind oder mit Abstand zueinander, wobei die Abstände jeweils gekennzeichnet sind durch eine lineare, d.h. gerade Ausbildung, parallel zur gegenüberliegenden Auslaufkante.
Denkbar ist die Ausgestaltung der Profilierung durch zapfen- oder zungenförmige Gebilde, die ebenfalls entweder in Abmaß und Gestaltung gleich ausgebildet und mit Abstand zueinander angeordnet sind oder in ihrem Abmaß unterschiedlich in symmetrischer Anordnung, so dass sich, bezogen auf die Breite der Schaufel, die der Länge der Eintrittskante entspricht, beidseitig eines mittleren, längeren Zapfens eine Anordnung dazu verschiedener Zapfen ergibt, die untereinander wieder in ihrem Abmaß verschieden sein können und zwar vom mittleren Zapfen ausgehend in ihrer Länge abnehmend.
Eine solche Anordnung ist im Übrigen auch bei der Ausbildung der Profilierung in Form der vorgenannten Sägezähne denkbar.
Bezogen auf die Dicke der üblicherweise aus Blech bestehenden Schaufeln können die erhabenen Profilierungen gleich dick oder dünner sein, auch hier je nach Anwendungsfall. Wie sich weiter gezeigt hat, ist der Betrieb des neuen Radialventilators vor allem im schwingungsanfälligen Teillastbereich laufruhiger als bisher, was sich vorteilhaft auf die Standzeit auswirkt, da schwingungsbedingte Beanspruchungen zumindest erheblich reduziert werden.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:

1 in schematischer Ansicht einen Radialventilator in einer Seitenansicht
2 einen Teilausschnitt einer Schaufel des Radialventilators nach dem Stand der Technik
3-7 jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Teilausschnitt einer Schaufel dargestellt.

In der 1 ist in schematischer Seitenansicht ein Radialventilator abgebildet, mit einem Spiralgehäuse 1, das einen seitlichen, eine Saugseite bildenden axialen Mediumeintritt 2 und einen radialen, eine Druckseite bildenden Mediumaustritt 3 aufweist.
In dem Spiralgehäuse 1 ist konzentrisch zum Mediumeintritt 2 ein mittels eines nicht dargestellten Antriebs antreibbares Laufrad 4 gelagert, das gleichmäßig über den Umfang verteilte Schaufeln 5 aufweist, die in die durch einen Pfeil gekennzeichnete Drehrichtung des Laufrades 4 konvex gekrümmte Schaufeln 5 aufweist.
Jeweils zwei Schaufeln 5 sind mit Abstand zueinander angeordnet unter Ausbildung eines durchgehend offenen Kanals, wobei die Schaufeln 5 auf ihrer dem Mediumeintritt 2 zugewandten Seite eine Eintrittskante 6 und gegenüberliegend eine Austrittskante 8 aufweisen.
In der 2 ist ein Abschnitt einer Schaufel 5 nach dem Stand der Technik dargestellt und zwar in dem Bereich, in dem die Eintrittskante 6 ausgebildet ist, die im Übrigen achsparallel zur Drehachse des Laufrades 4 verläuft.
Es ist zu erkennen, dass die Eintrittskante 6 nach dem Stand der Technik über ihre Länge, d.h. die Breite der Schaufel 5 planeben verläuft.
In den 3 bis 7 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Schaufel 5 nach der Erfindung gezeigt, wonach die Eintrittskante 6 mit Profilierungen 7 versehen ist.
Gemäß der 3 besteht die Profilierung 7 aus einer Vielzahl wellenförmig angeordneter Erhebungen und Täler, die über die gesamte Länge der Eintrittskante 6 gleichmäßig verteilt sind.
In der 4 ist die Profilierung 7 in Form von spitzen Zähnen ausgebildet, die mit Abstand zueinander angeordnet sind, wobei diese Abstände als Gerade verlaufen. Die Zähne sind im Übrigen in ihrer Form und ihrem Abmaß identisch.
Eine dazu vergleichbare Ausbildung der Profilierung 7 ist in der 5 dargestellt. Allerdings sind hierbei die Abstände zwischen den einzelnen Zähnen deutlich geringer als bei dem Beispiel nach der 4.
Die 6 gibt Profilierungen 7 wieder, die in Form von Zungen ausgebildet sind, wobei eine mittlere Zunge 7 deutlich länger ist als die beidseitig dazu angeordneten, die, ausgehend von der mittleren Zunge nacheinander kürzer ausgebildet sind.
Die 7 schließlich zeigt eine Variante der Erfindung, bei der die Profilierungen 7 gleichfalls als Zähne, vergleichbar denen in der 4, gestaltet sind, jedoch nicht spitz, sondern stumpf, so dass sich eine trapezförmige Kontur ergibt.
Wie bereits erwähnt, sind die Schaufeln 5 üblicherweise aus Blech hergestellt, durch entsprechende Formarbeiten. Insofern ist die Erfindung mit geringem fertigungstechnischen Aufwand zu realisieren, da die Profilierungen 7 durch Stanzen herstellbar sind, was in den Fertigungsablauf ohne weiteres integrierbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Spiralgehäuse
2: Mediumeintritt
3: Mediumaustritt
4: Laufrad
5: Schaufel
6: Eintrittskante
7: Profilierung
8: Austrittskante

Claims

Radialturbomaschine, mit einem einen Mediumeintritt (2) und einen Mediumaustritt (3) aufweisenden Spiralgehäuse (1), in dem ein antreibbares, drehbares Laufrad (4) mit mehreren, in oder entgegen der Drehrichtung des Laufrades (4) schräg ausgerichteten Schaufeln (5) gelagert ist, wobei die Schaufeln (5) auf ihrer dem Mediumeintritt (2) zugewandten Seite eine parallel zur Drehachse des Laufrades (4) oder geneigt dazu sich erstreckende Eintrittskante (6) und gegenüber eine Austrittskante (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskante (6) mit einer Profilierung (7) versehen ist.
Radialturbomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (7) aus vorstehenden Zacken, Zähnen, Zungen oder Wellenbergen/-tälern besteht.
Radialventilator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (7) gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt über die Länge der Eintrittskante (6) angeordnet sind.
Radialturbomaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (7) in ihrer Dicke der Dicke der Schaufel (5) entsprechen.
Radialturbomaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (7) spitz, abgerundet oder trapezförmig konturiert sind.
Radialturbomaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturierungen in ihrer Höhe gleich oder unterschiedlich sind.
Radialturbomaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturierungen, bezogen auf die Eintrittskante (6), spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
Radialturbomaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (7) ausgehend von einer mittleren längeren Profilierung (7) beidseitig nacheinander kürzer sind.