DE1097077B

DE1097077B - Axial fan

Info

Publication number: DE1097077B
Application number: DEP19913A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Beiten
Original assignee: Paul Pollrich & Comp
Current assignee: Paul Pollrich & Comp
Priority date: 1957-12-27
Filing date: 1957-12-27
Publication date: 1961-01-12

Description

Axialventilator Die Erfindung betrifft einen Axialventilator, insbesondere für einen nachgeschalteten, darüber angeordneten Wärmeaustauscher eines stehenden Lufterhitzers mit Luftaußenmantel, mit Stauaustrittsdiffusor von am Austritt wenigstens näherungsweise zur Laufradachse senkrechten Begrenzungswänden.Axial fan The invention relates to an axial fan, in particular for a downstream, above-arranged heat exchanger of an upright Air heater with outer air jacket, with damming outlet diffuser from at least the outlet Boundary walls that are approximately perpendicular to the impeller axis.

Axialventilatoren mit Stauaustrittsdiffusor von am Austritt wenigstens näherungsweise zur Laufradachse senkrechten Begrenzungswänden sind bekannt.Axial fans with a damming diffuser from the outlet at least Boundary walls that are approximately perpendicular to the impeller axis are known.

Es ist auch bekannt, bei Schleuderpumpen, also Radialmaschinen, die Seitenwände des sonst in üblicher Weise geformten Schaufelrades radial so zu verlängern, daß ein gleichmäßig erweiterter schaufelloser Austrittsdiffusor gebildet wird. In diesem findet jedoch keine Umlenkung statt, es handelt sich also nicht um einen Stauaustrittsdiffusor.It is also known for centrifugal pumps, i.e. radial machines, that To extend the side walls of the impeller, which is otherwise shaped in the usual way, radially in such a way that that an evenly widened vaneless outlet diffuser is formed. In However, there is no redirection, so it is not one Damming outlet diffuser.

Bekannt sind weiterhin Lufterhitzer mit zwischengeschalteten festen Diffusoren, die verhältnismäßig hoch bauen und im Betrieb Geräusche verursachen, welche ihre Aufstellung, insbesondere in Wohnräumen, verhindern.Air heaters with interposed fixed are also known Diffusers that are relatively tall and cause noise during operation, which prevent their installation, especially in living rooms.

Bekannt sind auch Ringdiffusoren, die bei Einhaltung eines kleinen Diffusorwinkels wohl strömungstechnisch einen guten Übergang bieten, jedoch in axialer Richtung viel Platz beanspruchen, der im allgemeinen nicht zur Verfügung steht.Also known are ring diffusers, which when adhering to a small Diffuser angle probably offer a good transition in terms of flow, but in an axial direction Direction take up a lot of space that is generally not available.

Es sind auch Ausführungen von Lufterhitzern mit Axialventilator ohne Diffusor bekannt, bei denen die Laufradschaufeln direkt unterhalb des Durchströmkanals fördern. Die zu erwärmende Luft tritt zwar direkt axial - ohne oder nur mit geringen Umlenkungen - in den Kanal ein, jedoch ergibt sich entsprechend den äußeren Abmessungen des Lufterhitzers ein großer Außendurchmesser des Laufrades. Die Umfangsgeschwindigkeit wird dabei so hoch, daß geräuscharmer Betrieb nicht mehr möglich ist; ebenso wird der damit in Zusammenhang stehende Gesamtdruck für eine Luftheizung zu hoch, wenn nicht die Drehzahl niedrig gehalten wird. Bei unmittelbarem Antrieb ist dies nur mit einem Elektromotor niedriger Drehzahl möglich; dieser ist aber in der Anschaffung teuer und beansprucht größeren Raum. Das gleiche gilt für mittelbaren Antrieb mit Drehzahluntersetzung.There are also versions of air heaters with an axial fan without Diffuser known in which the impeller blades are directly below the flow channel support financially. The air to be heated occurs directly axially - with little or no Deflections - in the channel, but results according to the outer dimensions of the air heater a large outer diameter of the impeller. The peripheral speed becomes so high that quiet operation is no longer possible; as will the related total pressure for air heating too high if the speed is not kept low. In the case of direct drive, this is only possible with a low speed electric motor; but this is in the process of acquisition expensive and takes up more space. The same applies to indirect drive with Speed reduction.

Es finden deshalb bisher für den genannten Zweck vorzugsweise Axialventilatoren mit unmittelbarem Antrieb durch Elektromotoren höherer Drehzahl in Verbindung mit feststehenden Flachdiffusoren Anwendung. Diese Ausführung ist zwar raumsparend und billig, die Flachdiffusoren geben aber durch scharfe Umlenkung des Förderstromes Veranlassung zu starker Wirbelbildung, und der Drall des austretenden Luftstromes wird durch die festen Diffusorwände gehemmt, so daß weitere Wirbel entstehen. Diese führen zu Geräuschen, die als sehr störend empfunden werden, und verhindern bei hohen Ansprüchen, insbesondere in Wohnräumen, die Verwendung der feststehenden Flachdiffusoren.So far, axial fans have therefore preferably been found for the stated purpose with direct drive by electric motors of higher speed in connection with fixed flat diffusers application. This design is space-saving and cheap, but the flat diffusers give by sharply deflecting the flow Induction of strong vortex formation and the swirl of the exiting air stream is inhibited by the solid diffuser walls, so that further eddies arise. These lead to noises that are perceived as very annoying and prevent high demands, especially in living rooms, the use of the fixed flat diffusers.

Die genannten NTachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß bei einem Axialventilator der eingangs geschilderten Art die obere Begrenzungswand des Diffusors in bei Laufrädern für Schleuderpumpen bekannter Weise mit der Laufradnabe fest verbunden ist. Hierbei wird durch Rotation und Zentrifugalkraft der axial anströmenden Luft sowohl ein tangentialer als auch ein radialer Impuls erteilt. Die axialen und radialen Komponenten bewirken, daß sich ein schräg gerichteter Förderstrom einstellt, der mit ringförmigem Querschnitt frei zu dem außenliegenden Durchströmkanal des Lufterhitzers fließt.The disadvantages mentioned are avoided according to the invention by that in an axial fan of the type described above, the upper boundary wall of the diffuser in a manner known from impellers for centrifugal pumps with the impeller hub is firmly connected. In this case, rotation and centrifugal force relieve the axially flowing Air gives both tangential and radial momentum. The axial and radial components cause an obliquely directed flow rate to be set, which has an annular cross-section freely to the external through-flow channel of the Air heater flows.

Die untere Diffusorbegrenzungswand steht wie die obere Begrenzungswand wenigstens näherungsweise senkrecht zur Laufradachse. Der rotierende düsenartige Übergang von der habe zur geraden oberen Begrenzungswand und diese Begrenzungswand selbst erteilen dem axialen Luftstrom einen langsamen und stetig wachsenden radialen Impuls und bewirken dadurch eine nahezu wirbelfreie Umlenkung. Dieser radiale Impuls wirkt auch auf die an das Gehäuse anschließende untere Begrenzungswand und vermindert die dort mit Wirbeln verbundenen Ablösungserscheinungen. Zur Erhöhung dieser Wirkung kann die untere an das V entilatorgehäuse anschließende Begrenzungswand, statt feststehend ausgebildet zu sein, auch mit dem Laufrad umlaufen.The lower diffuser boundary wall stands like the upper boundary wall at least approximately perpendicular to the impeller axis. The rotating jet-like Transition from the got to the straight upper boundary wall and this boundary wall themselves give the axial air flow a slow and steadily growing radial one Impulse and thereby cause an almost eddy-free deflection. This radial impulse also acts on the lower boundary wall adjoining the housing and reduces it the detachment phenomena associated there with vertebrae. To increase this effect the lower boundary wall adjoining the fan housing can be used instead of stationary to be trained to rotate with the impeller.

Durch die Rotation wird dem Luftstrom ein tangentialer Impuls erteilt, der im Sinne des durch den Axialventilator hervorgerufenen Dralles verläuft. Dieser Drall wird im Gegensatz zur Anordnung mit stehendem Flachdiffusor beim umlaufenden Diffusor nach der Erfindung nicht gehemmt, so daß die beim stehenden Flachdiffusor auftretenden Wirbel und damit Geräusche vermieden werden. Außerdem wird durch den tangentialen Impuls der Luftweg innerhalb des Diffusors verlängert und dadurch eine wirkungsvollere Umsetzung von dynamischem in statischen Druck ermöglicht.The rotation gives the air flow a tangential impulse, which runs in the sense of the swirl caused by the axial fan. This In contrast to the arrangement with an upright flat diffuser, swirl is created with the circumferential diffuser Diffuser according to the invention not inhibited, so that the standing flat diffuser occurring eddies and thus noises can be avoided. In addition, will by and thereby the tangential momentum of the airway inside the diffuser is extended enables a more effective conversion of dynamic to static pressure.

Außer der Vermeidung der .Geräuschbildung wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung die axiale Baulänge verringert, da flachste Diffusoren Verwendung finden können.In addition to avoiding the generation of noise, the inventive Arrangement reduces the overall axial length, since the flattest diffusers are used can.

Im folgenden wird die Erfindung bei einem Lufterhitzer als Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen stellen dar: F ig. 1 einen Axialschnitt durch einen Lufterhitzer mit Einsatzofen für feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe und einen Axialventilator mit zylindrischem Gehäuse und einer rotierenden Staudiffusorwand, Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen Lufterhitzer mit Heizrohren und einen Axialventilator mit konischem Gehäuse und zwei rotierenden Staudiffusorwänden.In the following, the invention is exemplified in an air heater explained in more detail with the help of drawings. The drawings show: Fig. 1 an axial section through an air heater with insert furnace for solid, liquid and gaseous fuels and an axial fan with a cylindrical housing and a rotating stagnation diffuser wall, FIG. 2 shows an axial section through an air heater with heating pipes and an axial fan with a conical housing and two rotating Back-up diffuser walls.

Die zu erwärmende Luft wird durch ein Eintrittsgitter 1 und zur Reinigung zweckmäßig durch ein Luftfilter 2 von dem Axialventilator 3 angesaugt und über einen Staudiffusor 4 in einen am Außenmantel 5 des Lufterhitzers liegenden Durchströmkanal 6 geführt. Dabei wird die Luft durch die Außenwand 7 der Brennkammer 8 oder durch in dem Durchströmkanal 6 untergebrachte Heizrohre 9 (Fig. 2) erwärmt und dann durch den Austrittsstutzen 10 in die Verteilkanäle der Luftheizung geleitet. Der Axialventilator 3 ist in meridianbeschlennigter Ausführung mit konischer Nabe 11 und Antrieb durch Außenläufermotor 12 dargestellt, wie er vorwiegend Verwendung findet.The air to be heated is through an inlet grille 1 and for cleaning expediently sucked in through an air filter 2 of the axial fan 3 and via a Back-up diffuser 4 in a through-flow channel located on the outer jacket 5 of the air heater 6 led. The air is through the outer wall 7 of the combustion chamber 8 or through In the flow channel 6 housed heating tubes 9 (Fig. 2) heated and then through the outlet nozzle 10 is passed into the distribution channels of the air heater. The axial fan 3 is in a meridianbeschlennierter execution with conical hub 11 and drive through External rotor motor 12 shown as it is mainly used.

Der Staudiffusor 4 weist eine mit der Nabe 11 durch ein Übergangsstück 13 fest verbundene obere Begrenzungswand 14 auf, deren Randteil als ebene Kreisringfläche ausgebildet ist, die normal oder nahezu normal zur Laufradachse 15 steht. Der Axialventilator 3 läuft in einem Gehäuse entweder mit zylindrischem Mantel 16 (Fig.1) oder konischem Mantel 23 (Fig. 2). Die zweite, an den Gehäusemantel 16,23 anschließende Begrenzungswand 17 des Staudiffusors ist entsprechend der kreisförmigen bzw. rechteckigen Grundfläche des Lufterhitzers 9 bzw. 8 ebenfalls als Rechteckfläche 17 bzw. als ebene Kreisringfläche 18 normal oder nahezu normal zur Ventilatorachse 15 ausgebildet.The back-up diffuser 4 has an upper delimitation wall 14 firmly connected to the hub 11 by a transition piece 13, the edge part of which is designed as a flat circular ring surface which is normal or almost normal to the impeller axis 15. The axial fan 3 runs in a housing either with a cylindrical jacket 16 (FIG. 1) or a conical jacket 23 (FIG. 2). The second boundary wall 17 of the stagnation diffuser, which adjoins the housing jacket 16, 23, is also designed as a rectangular area 17 or as a flat circular ring area 18 normal or almost normal to the fan axis 15, corresponding to the circular or rectangular base area of the air heater 9 or 8.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform rotiert nur die obere Begrenzungswand 13; 14 mit der Nabe, während die untere Begrenzungswand 16,17 feststeht. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform rotiert, um die Wirkung noch zu erhöhen, dagegen auch die untere Begrenzungswand 18; sie ist zu diesem Zweck mit der Austrittskante der Laufradschaufeln 19 fest verbunden. Die Vorteile der Erfindung beruhen darauf, daß ein Staudiffusor mit insbesondere in axialer Richtung geringen Abmessungen, guter Energieumsetzung bei praktisch geräuschlosem Betrieb erhalten wird, der den wechselnden Einbauverhältnissen der Lufterhitzer mit am Außenmantel liegendem Durchströmkanal leicht angepaßt werden kann. Diese Eigenschaften machen ihn allgemein für derartige Lufterhitzer und insbesondere für Wohnraumheizung gut geeignet. Im letzteren Falle wird der Lufterhitzer entweder im Keller oder - zur gleichzeitigen Ausnutzung der Strahlungs- und Konvektionswärme - im Wohnraum aufgestellt. In beiden Fällen sind geräuscharmer Betrieb und geringe axiale Bauhöhe Hauptbedingungen.In the embodiment shown in FIG. 1, only the upper boundary wall 13 rotates; 14 with the hub, while the lower boundary wall 16, 17 is fixed. In the embodiment shown in FIG. 2, on the other hand, the lower boundary wall 18 also rotates in order to further increase the effect; for this purpose it is firmly connected to the trailing edge of the impeller blades 19. The advantages of the invention are based on the fact that a baffle diffuser with small dimensions, especially in the axial direction, good energy conversion with practically noiseless operation is obtained, which can easily be adapted to the changing installation conditions of the air heater with the flow channel located on the outer jacket. These properties make it generally well suited for such air heaters and especially for living space heating. In the latter case, the air heater is installed either in the basement or - to use the radiant and convection heat at the same time - in the living room. In both cases, low-noise operation and low axial height are the main requirements.

Eine geringe axiale Bauhöhe ist für den Diffusor besonders notwendig, da der Axialventilator aus Wartungsgründen und, um ihn gegen die Wärme des Lufterhitzers zu schützen, unterhalb desselben eingebaut werden muß. Die Bedienungsöffnungen des Lufterhitzers und insbesondere die Füllöffnung bei Brennkammern für feste Brennstoffe liegen darüber, sollen aber ihrerseits möglichst tief liegen, so daß die mögliche Bauhöhe äußerst beschränkt ist.A low axial height is particularly necessary for the diffuser, because the axial fan for maintenance reasons and to protect it against the heat of the air heater to protect, must be installed below the same. The service openings of the Air heater and especially the filling opening in combustion chambers for solid fuels lie above, but should for their part be as deep as possible so that the possible Overall height is extremely limited.

Die gute Druckumsetzung am Diffusor trägt besonders dazu bei, die Luftwiderstände von Lufterhitzer, Luftfilter und anschließendem Kanal und insbesondere die im Laufe der Zeit durch Verschmutzung und Alterung höher werdenden Widerstände zu überwinden.The good pressure conversion at the diffuser particularly contributes to the Air resistance of the air heater, air filter and subsequent duct and in particular the resistance that increases over time due to pollution and aging to overcome.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Axial fan - especially for a downstream, Above that, a heat exchanger of a standing air heater with an outer air jacket - with a damming outlet diffuser from the outlet at least approximately to the impeller axis vertical boundary walls, characterized in that the upper boundary wall (13, 14) of the diffuser in a known manner with impellers for centrifugal pumps the impeller hub is firmly connected.

2. Axial fan according to claim 1, characterized in that the lower boundary wall (18) of the diffuser is firmly connected to the impeller (11, 19) in a manner known for impellers for centrifugal pumps. Considered publications: _ German Patent No. 323 084; Austrian Patent No. 82 191; Swiss Patent No. 38 630; French Patent No. 109-9,265 ; German utility model No. 1 524 941; Eck, "Ventilatoren", Springer-Verlag, 1957, pp.340 and 341.