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Radialventilator oder -Pumpe mit Eintrittsdüse Das Hauptpatent betrifft
einen Radialventilator oder -Pumpe mit einer EintrittsdÜse, die aus abgerundeten
Flächen der Gehäuseführung und des Laufraddeckels gebildet wird, wobei die umströmten
Abrundungen um die Ventilator-Drehachse erzeugte, kreisbogenfÖrmige Umdrehungsflächen
sind und einen Spalt zum Durchtritt der Gehäuserückströmung bildeng gekennzeichnet
durch eine solche gegenseitige Lage und Formgebung der kreisbogenförmigen Flächen
der Gehäuseführung und des Laufraddeckelsg daß die Tangente am inneren Endpunkt
des Kreisbogens der Gehäuseführung das Profil des umlaufenden Laufraddeckels schneidett
und dier Tangente am inneren Endpunkt des Kreisbogens des Laufraddeckels annähernd
parallel zur Ventils-torachse verläÜft, und daß beide Tangenten sich in einem stumpfen
Winkel von 1350 bis 1550 sichneiden. Das Zusatzpatent ergänzt diese
Lehre u.a. dadurch, daß gesagt ist, der Ringquerschnitt im Schaufeleintritt solle
214 bis 3-mal so groß sein wie der kleinste kreisförmige Querschnitt der Einti#ittsdüse.
Durch die Maßnahmen nach dem Hauptpatent und dem Zusatzpatent werden die StrÖmungsverluste
in dem Spalt zwischen Eintrittsdüse und dem-rotierenden Laufraddeckel möglichst
gering gehalten, wobei hinter der Dilse am Spalt durch Umwandlung der kinetischen
in statische Energie ein Druckanstieg erzeugt wirdg der die Strömung in Wandnähe
verzögert. Du=h die Maßnahmen
nach dem Zusatzpatent vird die Krümmerströmung
vor dem Leufradeintritt weiter vorzÖGert und eine geringe Ge-CD C) schwindigkeit
im Schaufelk ' anal erreicht, wodurch die Umsetzungsverluste im Laufrad weiter
herabgesetzt werden.
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Es wird durch die genannten Maßnahmen möglich, Laufräder zu verwenden,
deren Breite im Verhältnis zum Laufraddurchmesser extrem groß ist. Derartige Laufräder
fördern bei gegebenem Durchmesser und gegebener Austrittsgeschwindigkeit einen großen
Volumenstrom. Die vorliegende Erfindung geht hiervon aus und stellt sich die Aufgabei#
solche Radial-Laufräder zu schaffen, die einen großen Volumenstrom und eine niedrige
DruckhÖhe wie bekannte Axialventilatoren mit guteiÜ Wirkungsgrad, beispielsweise
meridianbeschleunigte Axialventilatoren erreichen, je-
doch mit höheren Drehzahlen
arbeiten als das bei Axialventilatoren, insbesondere auch den genannten Axialventilatoren
möglich ist. Der durch eine größere Drehzahl ärreichte Fortschritt und wirtschaftliche
Vorteil beruht darauf, daß derartige Radialventilatoren direkt von schnellaufenden
Drehstrommotoren angetrieben werden können und durch Fortfall der Obersetzung der
Bauaufwand erheblich geringer, die gesamte Anlage also wesentlich wirtschaftlicher
wird. Erfindungsgemäß wird der hohe Volumenstrom bei der angestrebten hohen Drehzahl
und gegebenem Laufraddurchmesser sowie gegebener Austrittsgeschwindigkeit bei einem
Radialventilator oder einer -Pumpe mit Eintrittsdüse nach Hauptpatent (Pat;,Anm.
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P 18 131 Ia/27c) dadurch erreicht, daß das Laufrad mit leicht
oder nicht profilierten Schaufeln einen Ringquerschnitt im Schaufeleintritt des
Laufrades besitzt, der 214 bis 3-mal so groß ist wie der kleinste kreisförmige Querschnitt
der Eintrittsdüse nach Zusatzpatent (Pat.Anm. P 21 oo? Ia/27c) und die niedrige
Druckhöhe wird dadurch erreicht, daß das Verhältnis des Eintrittsdurchmessers zum
Austrittsdurchmesser des Laufrades zwischen 0,7 und o,9 liegt.
Mit
Vorteil besitzt das Lau-Crad wenige, höchstens jedoch zwölf Schaufeln, die nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung flach ant-,estellt sein sollen und mit Vorteil
schwach rückwärts gekrümmt sind.
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Bei dieser Gestaltung der Schaufelkanäle kann die Relativge-C) schwindigkeit
des Volumenstromes gleichbleiben oder zunehmen. In letzterem Falle wird-das letzte
Glied der EulerIschen Turbinengleichung
groß und die dadur!3h erreichte Gesamtdruckdifferenz klein. Die verwendeten Symbole
bedeuten dabei: /1 p ges = Gesamtdruckdifferenz, 11 = spezifisches
Gewicht des FÖrdermediums, U = Umfangs-eschwirdigkeit im Eintritt,
1 U -u2 = Umfangsgeschwindigkeit im Austritt, c 1 = absolute
Geschwindigkeit im Eintritt, c = absolute Geschwindig 2 "keit im Austritt,
w 1 = Relativgeschwindigkeit im Eintritt, w 2 = Relativgeschwindigkeit
im Austritt, wobei sich Eintritt und Austritt auf das Laufrad beziehen,
= Schwerkraft.
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Der Gesamtwirkungsgrad ist gut, denn die Reibungsverluste sind in
dem mit wenigen Schaufeln besetzten breiten Laufrad gering und Stoß- und Ablösungsverluste
treten bei beschleunigter Relativgeschwindigkeit kaum auf. Auch die Gehäuse-und
Spaltverluste sind durch die düsenartige Gestaltung des Einlaufes gering.
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Bekannt sind Hochleistungs-Radial-Ventilatoren'mit weniGen flach angestellten
rückwärts gekxümmten Schaufeln, jedoch weisen diese Ventilatoren kleinere Schaufelbreiten
im Verhältnis zum Laufraddurchmesser auf und es werden die Relativgeschwindigkeiten
nicht
beschleunigt, Sie dringen infolgedessen* nicht so tief in das Gebiet der Axialventilatoren
ein-wie die Radialventilatoren nach der Erfindung.
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Bekannt sind auch die Schicht-Gebläse, die zwar gleichfalls mit Beschleunigung
der Relativgeschwindigkeit arbeiteng jedoch nur an der Nabe und die keine große
Schluckfähigkeit besitzen.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
mit Hilfe von Zeichni2-n en näher erläutert.
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Die Zeichnungen stellen dar: Fig. 1 einen Axialschnitt durch
ein Radialrad mit Eintrittsdüäe; Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Radialradj wobei
die Schaufeln im Oberteil aus Blech und im Unterteil schwach prpfiliert ausgebildet
sind. Wie in Fig. 1 ersichtlich, besitzt die EintrittsdÜse 1 den kleinsten
Querschnitt Fo (70 = d 0 2 bis zu welchem der eintretende FÖrderstroin
beschleunigt wird. Die EintrittsdÜse ist entsprechend dem Hauptpätent geformit und
erzeugt ein Geschwindigkeitsfeld gleich großer Geschwindigkeitsvectoren in dem Querschnitt
7 0 bis dicht an die Umrandung hin. Anschließend an den Querschnitt F divergiemt
der Förderstrom 0 VI nach allen Seiten gleichmäßig bis zum Eintritt in die
Schaufeln 2 des Laufrades 3. Der -Wintrittadurchmesser der Schaufeln ist
mit d 1 und der Austrittsdurchmesser mit d 2 bezeichnet.
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Wird das Verhältnis zwischen d 1 und d2 hinreichend
groß gewähltvbeispielsweise zwischen a.7.und o.g. so-ergibt-sich ein Schaufelkanal"
der eine zunehmende Relativgeschwindigkeit mit geringer Gesamtdruckdifferenz
und dadurch bei gegebenen-Verhältnizsen die hohe Drehzahl.ermÖglicht.
Der
Förderstrom tritt mit der Breite b 1 durch'den ringförmigen Querschnitt
71 (111 = d, bl) in die Schaufeln 2 ein.
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Der Ringquerschnitt F, ist nach dem Zusatzpatent (P 21 oo? Ia/27a)
294 bis 3-mal so groß bemessen wie der Querschnitt 70 (294 ZZ FlIF
0 e 3), und die Geschwindigkeit im kleinsten Düsenquerschnitt F
0 wird in der Krihmerströmung bei Übergang von dem axialen in die radiale
Richtung nahezu verlustlos stark auf einen 214 bis 3-mal kleineren Wert verzögert.
Dadu:rch.wird die Geschwindigkeit im Schaufeleintritt und insbesondere im Schaufelkanal
so klein, daß ein Minimum an Umsetzungs- und auch Reibungsvexlusten auftritt.
Die Grenzschichtströmung trifft beim Übergang von der feststehenden Eintrittsdüse
1 im stumpfen Winkel auf die mit dem Laufrad 3 rotierende Düse 4 des
Laufraddeckels 5 und erhält durch die Düse 4 eine Energiezufuhr., diedas
zum Rand hin gleichmäßig abfallende Geschwindigkeitsprofil aufrecht erhält. Die
genannten Grenzen der optimalen GeschwindigkeitsverzÖgerung bestimmen sich daraus,
daß bei zu geringer Verzögerung größere Umsetzungs- und Reibungsverluste im Schaufelkanal
und bei zu großer Verzögerung Grenzschichtablösungen an der LaufraddÜse 4 auftreten*
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, in die nur vier Schaufeln eingezeidnet sind, sind diese
Läufschaufeln 2-flach angestellt und schwach rückwärts gekrümmt.
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Durch die Ausführung der Laufräder mit großär Schaufelteilungg also
geringer Schaufelzahl, wird der Einfluß des I#achstromes jeder Schaufel auf die
Lauf stärke gering und dadurch eine relativ große Geräuscharmut auch bei hoher Drehzahl
erreicht. Durch Verwendung leicht profilierter Schaufeln kann dieser Einfluß und
die Lautstärke weiter vermindert werden. Im allgemeinen
jedoch
werden einfacher herzustellende unprofilierte Blechschaufeln Verwendung finden.
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Der gleichmäßige Austritt des Volumenstromes aus dem Laufrad infolge
der Beschleunigung der Relativgeschwindigkeit macht nur eine geringe Beschleunigung
im Gehäuse notwendig, um die Austrittsgeschwindigkeit aus dem Gehäuse sehr gleichmäßig
zu gestalten. Die Verwendung eines Diffusors ist nicht notwendig. Im Vergleich zu
Axialventilatoren ergibt sich dadurch ein ge ringerer Raumbedarf.
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Die Maschinen finden in direkter Kupplung mit Motoren, insbesondere
mit Drehzahlen von 145o UpM und mehr sowohl für lufttechnische Anlagen als auch
besonders für lufttechnische Geräte vorteilhafte Anwendung, da diese Ausführung
Ersparnisse durch den Fortfall von Antriebsübersetzungent durch geringeren Bauaufwand
und geringen Raumbedarf ermöglicht.