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Regulierscheibe für radiale Kreiselmaschinen, insbesondere Gebläse
Gegenstand der Erfindung ist die besondere Ausbildung der während des Betriebes
axial verstellbaren Regulierscheibe für radiale Kreiselmaschinen, insbesondere Gebläse.
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Eine Konstruktion zur Regulierung von Radialgebläsen durch Regelung
der beaufschlagten Schaufelbreite muß verschiedenen Forderungen genügen: 1. Die
Regulierung muß im Betrieb, also bei rotierendem Gebläse, vorgenommen werden können;
2. die Reguliervorrichtung darf die Ansaugströmung nicht behindern; 3. beim Betrieb
des Gebläses darf für die Reguliervorrichtung keine Bruchgefahr, etwa durch Fliehkraftwirkung,
bestehen.
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Von den bisher bekannten Ausführungen von Gebläsen mit Regulierung
der beaufschlagten Schaufelbreite erfüllt keine sämtliche vorstehend genannten Forderungen
zugleich.
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Es ist ein Gebläse bekanntgeworden, bei dem das Regulierelement aus
einem mit Schaufelschlitzen versehenen geschlossenen Ringkäfig besteht. Ein solches
Gebläse muß um die Schaufelbreite länger sein als ein Gebläse mit einer Regulierscheibe.
Dies ist ein großer Nachteil, weil dazu meist kein Platz vorhanden ist, insbesondere
nicht in den Fällen, bei denen ein Krümmer vor dem Gebläse liegt. Außerdem treten
erhebliche Druckverluste durch die Halteorgane für den Ringkäfig ein.
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Es ist auch ein Gebläse mit einer Regulierscheibe bekannt, wobei diese
Regulierscheibe einen größeren Außendurchmesser als das Laufrad hat und die Schaufeln
ganz umschließt. Diese Regulierscheibe ist jedoch nicht während des Betriebes verstellbar.
Es ist also eine der oben angegebenen Bedingungen nicht erfüllt. Gerade die Verstellmöglichkeit
ist aber wesentlich für ein Gebläse, wenn dieses sinnvoll innerhalb eines Betriebes
eingesetzt werden soll, ohne den Betrieb zu stören. Das Gebläse muß sehr oft verstellt
werden und müßte dann jedesmal stillgesetzt werden. Da das Gebläse meist in Verbindung
mit anderen Betriebsanlagen arbeitet (z. B. mit einer Kesselanlage oder einer Feuerungsanlage)
müßte jedesmal, wenn die Verstellung des Gebläses notwendig wird, die ganze Kesselanlage
oder die Feuerungsanlage stillgesetzt werden. Wenn an das Gebläse schwankende Leistungsanforderungen
gestellt werden, kann eine nicht einstellbare Ausführung deshalb gar nicht verwendet
werden.
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Es ist auch ein Getriebe bekannt mit einer Regulierscheibe, die einen
kleineren Durchmesser als das Laufrad hat und die während des Betriebs verstellbar
ist. Eine derartige Regulierscheibe kann jedoch nicht bei einem Gebläse mit stark
nach rückwärts gekrümmten Schaufeln verwendet werden, weil die zwischen die Schaufeln
hineinragenden Lappen der Regulierscheibe ausknicken würden.
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Die vorbeschriebene Ausführung, nach der die Regulierscheibe die Schaufeln
umschließt, bewirkt eine Verminderung der Schwingungen.
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Zur Erreichung der oben angegebenen Bedingungen und zur Vermeidung
der Nachteile der bekannten Gebläse wird gemäß der Erfindung die während des Betriebes
des Gebläses in Richtung der Gebläseachse verschiebbare Regulierscheibe so ausgebildet,
daß sie einen größeren Durchmesser als das Laufrad hat und die Schaufeln ganz umschließt.
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Das Gebläse nach der Erfindung ist also nicht nur im Betrieb verstellbar,
sondern es werden auch die Schwingungen der Scheibenlappen zwischen den Schaufeln
vermieden.
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Durch diese Kombination wird also ein Gebläse geschaffen, das in der
Praxis brauchbar ist und die für den praktischen Betrieb erforderlichen Bedingungen
erfüllt.
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Außerdem wird noch der Nachteil vermieden, daß die freien Lappen der
Regulierscheibe bei Teilbelastung die Grenzschichtwandeffekte beim Schaufelaustritt
sehr ungünstig beeinflussen.
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Die Regulierscheibe erhält eine derartig hohe Festigkeit, daß selbst
bei stark rückwärts gebogenen Schaufeln hohe Umfangsgeschwindigkeiten möglich sind.
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Um eventuell bei größeren Scheiben und bei hoher Drehzahl noch auftretende
Schwingungen der ganzen Scheibe zu vermeiden, ist nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung die Regulierscheibe an den Durchdringungslinien der Schaufeln mit
einer starken Umbördelung versehen. Dadurch wird die Scheibe hinreichend verstärkt.
Außerdem entsteht gleichzeitig die Möglichkeit, auch bei Teilbelastungen die aerodynamisch
notwendigen
starken Abrundungen an den Ecken durchzuführen.
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Durch die Regulierscheibe gemäß der Erfindung werden außerordentlich
hohe Reguliereffekte erzielt. Etwa bis zur Hälfte der Fördermenge ist die Kraftbedarfaufnahme
beinahe die gleiche wie bei der Anwendung der bekannten Drehzahlverstellung. Das
Überstehen der Regulierscheibe gemäß der Erfindung mit ganz umschlossenen Schaufeln
ergibt selbst bei Einstellung auf sehr kleine Mengen im Austrittsschlot eine nahezu
gleichmäßige Ausströmung. Es wurde bisher nicht erkannt, daß eine solche Scheibe
ohne jede Fortsetzung von Berandungen im Gehäuse genügt, um beinahe alle Anforderungen
einer guten Regulierung während des Betriebes zu erfüllen. Es wurde sogar gefunden,
daß je nach der Gehäuseform eine Fortsetzung der Scheibe wider Erwarten sogar schädlich
sein kann und unter Umständen das Geräusch erheblich erhöht.
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Die Regulierwirkung der Scheibe kann ganz bedeutend erhöht werden
durch die Kombination der erfindungsgemäßen Regulierscheibe mit einem Drallregler
bekannter Konstruktion, derart, daß der Drallregler der Regulierscheibe vorgeschaltet
wird. Durch die Erteilung dieses Vordralles kann eine hohe Verminderung der Antriebsleistung
erreicht werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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In Abb. 1 ist 1 das Laufrad und 2 die Regulierscheibe. Die Scheibe
2 kann auf der verlängerten Gebläsewelle 3 verschoben werden. Durch die öffnungen
4 in der Regulierscheibe oder durch die Öffnungen 5 in der Laufradscheibe, beziehungsweise
durch beides kann je nach der Schaufelform eine durch Pfeile bezeichnete Sekundärströmung
eintreten, die eine weitere Verkleinerung der Antriebsleistung zur Folge hat. 6
ist eine Feder zur automatischen Einstellung von außen.
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Wenn, wie in Abb. 2 dargestellt, beider Regulierung die äußere Verbindung
nicht durchgeführt wäre, dann würde an der Seite, wo Unterdruck herrscht, eine Rückströmung,
wie sie der Pfeil bei a zeigt, aus dem abgesperrten Raum stattfinden. An der Überdruckseite
würde eine Umströmung in den abgesperrten Raum eintreten, wie sie der Pfeil bei
b zeigt. Ebenso würde, wenn man keine Umschließung durchführt, in dem freien Spalt
eine Rückströmung in den abgesperrten Raum stattfinden, wie sie in Abb. 4 bei c
durch den eingezeichneten Pfeil gekennzeichnet ist.
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In Abb. 4 wird weiterhin gezeigt, wie erfindungsgemäß die Regulierscheibe
die Schaufeln ganz umschließt. Der Pfeil in Abb.3 zeigt, daß durch den größeren
Regulierscheibendurchmesser die Rückströmung sehr gering ist.
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Auch Abb. 5 zeigt die von der Regulierscheibe ganz umschlossenen Schaufeln.
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In Abb. 6 sind an den für die Schaufelschnitte notwendigen Einschnitten
Umbördelungen 12 zu ersehen. Abb. 7 zeigt die Ausführung mit verwundenen Schaufeln.
Dabei ist jeder Ansatz der Regulierscheibe drehbar an einem Zapfen 10 der Scheibe
befestigt und kann mit einem Gegengewicht 11 für Massenausgleich versehen sein.