DE1428273A1 - Axialventilator - Google Patents

Description

• Axialventilator Die Erfindung bezieht sich auf einen geräuscharmen Axialventilator.
• In vielen Pällen entstehen beim Betrieb von Axialventilatoren hohe Verluste und zusätzliche Geräusche, weil das Anbringen einer EinlaufdUse vor dem eigentlichen zylindrischen Ventilator-

  gehäuse, die eine wirbelfreie und-geräuscharme Ans -t rö . mung des

  Axialflügelrades zuläßt, aus Platzgründen nicht

  Flügelräder von Heizungsventilatoren beispielsweise- werden me-ist

  in ein Gehäuse eingesetzt, das an der Anströmseite die Form des

  stumpf abgeschnittenen Rohres aufweist, mit der Folge, daß hohe

  Wirbelverluste und starke zusätzliche Geräusthe-auftreten. Es-

  ist bereits der Versuch unternommen worden, die Anströniver-

  hältnisse dadurch zu verbessern, daß,*wie in Figur 1 dargie-

  stellt ist, das Gehäuse auf der Anströmeeite mit einem zylinder-

  förmigen-Wulst mit kleinerer lichter Weite als der übrig-e-Ge-

  häuseteil versehen ist unä das' Plügelrad, von der AnströidEieite

  aus gesehen, hinter-diesem-Wulst.angebrac - ht ist. Aber auch-mit

  dieser Einbauform ist eine-wirbelfreie Anstrbmung noch nicht

  erreicht worden. Außerdem-eritstehen hohe Spaltverluste und in--

  folge der großen 8trahlkontraktion auch starke Ablösungser-

  Scheinungen, die einen schlechten Wirkungsgrad bewirken, sowie

  eine zusätzliche Geräuschquelle darstellen,-

  Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen raumsparenden

  und geräuscharmen Axialventilato . r zu schaffen, der diese Nach-.

  teile beseitigt und bei dä , m - das Piüg'elrad derart angeordne't

  ist# daß trotz flacher Gehäusebauwe-ise die Wirkung einer guten

  Ein,,laufdüse'erreicht,- also eine wirbelfreie und geräuscharme-.

  Anströüiuiiit"'de-s Flu*ig-elrääe.9 'erzielt wird'.' In Weitärbildunig2-der

  Erfindung's-oll'clai3 Plügelrad so aufgebaut seini,-daß'ös einen

  hohen si Druck erzeugt- u. nd z'war,- in öinerä'Gebiöt der'

  j.,

  p-v-Kennli#i.e.' in- 'äil'nj b-eii gute"m"Wirkuniksgrad Ablösungser---

  echeinunKen noch nicht auftreten.-

  Gemäß der vorliegenden Erlindung werden diese Ziele durch ein Flügdlrad erreicht, dessen Flügel auf der Anströmeeite an .der Flügelepitze Ausnehmungen aufweisen, in die ein Teil des Gehäuses, der zur rein axialen Führung des angesaugten Mediums dient, hineinragt und daß sich das Gehäuse anschließend in der Weise erweitertl daß für den nachfolgenden Flügelbereich die axiale Führung des Mediums aufgehoben ist und das Medium auch in radialer Richtung abströmen kann.
• Durch diesen erfindungsgemäßen Einbau des Flügelrades in das Gehäuse sind nicht nur die Spaltverluste klein,-sondern es ist auch die Strahlkontraktion gering, was einerseits auf den Wirkungsgrad und andererseits auch auf die Geräuschbildung einen günstigen Einfluß hat. Außerdem wird der erzielbare statische Druck durch eine radiale Abströmungskomponentees entsteht durch die Gehäuseerweiterung hinter dem zylinderförmigen Fdnführungewulst eine Art "halbradiale" Strömung - noch erhöht.
• Mit Vorteil beträgt zur Erzielung eines hohen statischen Druckes das Verhältnis Nabendurchmesser/Flügelraddurchmesser #etwa 0,6 und zur Erzielung einer größeren Fördermenge bei niederem statischen Druck etwa 0,4. Im Hinblick auf eine einfache Fertigung des Flügelrades sind die Flügel derart am Nabenumfang angeordnet, daß sie sich, in axialer Richtung gesehen, über die gesamte Flügellänge nicht überschneiden. Um, eine hohe Förderleistung bei gutem Wirkungsgrgd zu erzielen, sind günstigerweise die Flügel kreisbogenförinig profiliert, mit veränderlicher Wölbung von der Flügelwurzel bis zur Flügelspitze. Pür einen weiteren Druck- und Fördermengengewinn im Bereich höherer Drücke sind die Flügel vorteilhafterweise so aufgebaut, daß die Länge der Flügelsehnen von der Flügelwurzel bis zur Flügelspitze zunimmt oder zumindest gleichbleibt. Zur Erhöhung der radialen Strömungskomponente und damit zur Vergrößerung des erzielbaren statischen Druckes ist mit Vorteil die Nabe des Flügelrades halbkugelförmig gewölbt. Dabei sind die Flügel zur Erhöhung der Fördermenge vorteilhafterweise bis.in die Nähe des Nabenm ttelpunkte herangeführt.
• Ausführungebeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, sie werden anhand dieser Zeichnung im folgenden näher beschrieben.
• Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine der bisher bekannten Lösungen der Anordnung eines Axialflügelrades in einem Gehäuse mit zylinderfötmigen Wulst.
• Fig. 2a und 2b zeigen die Anordnung eines Axialflügelrades in einem Gehäuse gemäß der Erfindung. -Fig. 3 zeigt die Ansicht des Axialflügelrades nach Figur 2a ohne Gehäuse.
• Fig. 4 zeigt einen Schnitt des Axialflügelrades nach Figur 3 längs der Schnittebene IV-IVt Fig.- 5a, 5b und 5c zeigen Profilschnitte eines Flügeln in Höheder Flügelspitzeg der Plügelmitte und der Flügelwurzel. Fig. 6 zeigt die Ansicht des Axialflügelrades nach Figur 2b ohne Gehäuse.
• Fig. 7 zeigt einen Schnitt des Axialflügelrades nach Figur 6 längs.der Schnittebene VII-VII.
• Figur 1 zeigt die bisher bekannte Einbauweise eines Axialflügelrades 1 in ein Gehäuse 2 mit einem zylinderförmigen Wulst 3 an der Anströmeeite. Durch den relativ großen Spalt 4 und die übergangslose Erweiterung des Gehäuses entstehen an derL Flügelspitzen starke Wirbelbildungeng die den Wirkungsgrad des Axialflügelrades 1 herabsetzen und eine zusätzliche Geräuechquelle darstellen. Der Verlauf der Strömungelinien ist durch die Pfeile S schematisch angedeutet. Die Strahlkontraktior an der Anntrömeelte des Ventilators ist groß, weil wegen des Fehlens einer geeigneten Einlaufdüse die Strömungeführung ungünstig ist. Damit kommt es im Axialflügelrad 1 zu Ablösungserscheinungen, die eine weitere störende Geräuschquelle darstellen und,außerdem den Wirkungsgrad noch verschlechtern.
• In deA Fietren 2a.und 2b wird dargestellt, wie durch den neuartigen.Einbau des Axialflügelrades 5 in das Gehäuse 6 eine flache GehÄustbauweine erreicht werden kann, wobei trotz fehlender Einlaufdüne die Wirkung einer solchen erzielt wird. Diw Ylgsel T.- i4ind, auf der Anströmseite B, an der Flügelepitze mit Auenehmungen 8 vorsehen, in die der zylinderförmige Wulst 9 Hereinziehen des.Flügel-.j1#4d*r:tö=igen Wulst 9.an der Anströmeeite B den Gehäueen 6 können nicht nur der Spalt und damit auch die

  Spaltverluste kleingehalten werden, sondern es wird#;'i#fts'be-.-

  sondere auch eine flache Gehäusebauweise erreicht.'Perner ist-

  mit dieser Maßnahme eine gute axiale Führung der Strömung ge-'-

  geben, mit der Folge, daß die Strahlkontraktion gering ist Und'

  somit Ablösungsers-cheinungen der Strömung am FlÜgelräd 5zkaum-

  auftreten. Damit ist aber-eine für die Geräuschbelästigung

  wesentliche, zusätzliche-Geräuschquelle ausgeschaltet. Durch

  die Gehäusevergrößerung-im anschließenden Flügelbereich wird

  die rein äxiale Führung der Strömung-aufgehoben-und es wird

  somit ermöglicht, daß das angesaugte Medium mit einer radialen

  Komponente abströmen kannt was eine Druckerhöhung infolge der

  Fliehkraftwirkung ergibt. Diese Druckerhöhung durch die«Flieh-

  kraftwirkung kann durch die Verwendung eines Flügelrades 5 mit

  einer halbkugeleörmig gewölbten Xabe lO', wie in Figur 2b dar--

  gestellt i - st, noch erhöht werden-. Der Verlauf der Strömungs.#-

  linien ist in schematischer Darstellung mit den Pfeilen S dar-

  gestellt.

  In den Figuren 3 Uind-4 ist ein Axialflügelrad 5 dargestellt,

  wie es mit Vorteil gemäß Figur 2a in'ein'Gehäuse. 6 eingebaut

  wird. Da a Flügelra:d 5 wird durch einen-zeichnerisch nicht

  dargestellten Elektrokotor in- Ric'htung«'d*e-s#"-Pf'eiles A in Um-

  drehung gesetzt-. Über den Umfang'der- be "1 -i',' sind-- die - Flügel T

  so angebrachtp' daß'in Höhe der Plügeli#ür'zel'n---#12---'jeweili3 ein-

  Abstand 13 zwischen zwei aufeinähderfolg#änden' Fli(ge-1h- 7 ver-#

  bleibt.- Dieser Abstünd 13 äol -te mi't c eine

  schaftliche Fertigungsweis -' ihte- # to *e e t

  e G von Wikig, zi ki-Iii-

  metern.nicht unterechreiten. Das Nabenverhältnis d/D beträgt etwa 0,6. Für die Erzeugung hoher Drücke in Verbindung mit einem geräuscharm-en lauf hat sich ein Bereich des Naben-

  verhältnisses (?#,55e d/De 0,65 als besonders vorteilhaft er-

  wiesen. Die obere Grenze ist durch das Ansteigen der Spaltverluste gegeben, die untere Grenze durch die Höhe des erforderlichen statischen Druckes bei einer bestimmten Fördermenge. Der erforderliche statische Druck muß nämlich in einem Bereich der p-v-Kennlinie erreicht werden, der noch nicht im Abreißgebiet liegt, weil ansonsten starke Ablösungserscheinungen hohe Geräusche und einen schlechten Wirkungsgrad des Flügelrades bedingen.
• In den Figuren 5a, 5b und 5e sind mit 14, 15 und 16 die Flügelprofile in den Schnittebenen an der Flügelspitze 17, der Flügelmitte 18 und der Flügelwurzel 12 bezeichnet.
• Die Flügel 7 sind kreiabogenförmig profiliert (Radien Ra. Rbg

  Re) mit veränderlichen Wölbungen (fa/ea, fb/ebg fc/ec) von der

  Flügelwurzel 12. zur Flügelspitze 17. Die Verwendung derartig profilierter Flügel 7 bringt den Vorteil einer größeren Förderleistung und eines günstigeren Wirkungsgrades im Vergleich mit ungewölbten Flügelprofilen. Außerdem sind die Flügel 7 derart

  ausgebildet, daß die Länge der Flügelsehnen (ea, eb, ec) von

  der Flügelwurzel 12 bis zur Flügelspitze 17 zunimmt oder zumindest nicht abnimmt. Ein solchermaßen an der Flügelspitze 17. verbreiterter Flügel 7 weist gegenüber einem Flügel 7 mit gegen die Flügelsp itze 17 hin abnehmender Flügelsehne den Vorteil auf, daß er im Bereich höherer Drücke einen zusätzlichen Druck-und Fördermengengewinn bringt. Das Flügelrad 5 (Fig. 3, 4g 6,7) mit einem Nabenverhältnie und mit zur Flügelspitze 17 hin vergrößerter Flügülsehne wird man immer dann mit Vorteil verwenden, wenn eine hohe statische Druckerzeugung gefordert ist. Falle nicht die Höhe der Druckerzeugung ent-_ scheidend-ist, sondern allein der geräuscharme lauf, so k das Flügelrad 5 auch ohne die Konstruktionamerkmale eines großen Nabenverhältnisses und der Flügelverbreiterung zur Flügelspitze hin aufgebaut sein. In -diesem Fall kann das Nabenverhältnis d/D etwa nur 0,4 sein.
• In-den Figuren 6 und 7 ist ein Axialflügelrad: 5 mit halbkugelförmig gewölbter Nabe 10 dargestellt.*Die Flügel 7 sind bis in die Nähe des Nabenmittelpunktes 19 herangefUhrt. Dadurch wird die Flügelfläche und som'it auch die Förderleistung gegenüber dem Flügelrad nach Figur 3 und 4 noch vergrößert. Außerdem wird durch die halbkugelförmig gewölbte Wabe 10 die radiale Druckkomponente an der Abströmeeite des Flügelrades 5 noch erhöht, so daß der erzielbare statische Druck noch höher als beim früher beschriebenen Flügelrad liegt. Das bedeutet aber... daß dieses Flügelrad bei gleicher Leistungsabgabemit einer kleineren Umfangegeschwindigkeit und somit noch geräuachärmer als das Vergleicherad der Figuren 3 und 4 laufen kann. Ansonsten ist das Flügelrad 5 der Figuren 6 und 7 mit - den gleichen' .Merk,malen-verseheni wie das-bereits weiter oben beschriebene" insbesondere sind die Merkmale hinsichtlich den Nabenverhältnisees, der Flügelverbreiterung zur Flügelspitze hin und der Flügelauenehmungen an der Flügelspitze unverändert.
• Es hat sich als gÜnstig herausgestellt, die Ausnehmungen 8*an der Flügelspitze 17 bei beiden dargestellten Fiügelrädern 5 so auszuführen, daß die Länge e der Ausnehmung 8 etwa der halben Flügelbreite an der Flügelspitze 17 und die Tiefe t der Auenehmung 8 etwa 5 % des Flügelraddurchmessers D entspricht.

Claims (2)

1. Patentänsprüche Geräuscharmer Axialventilator, gekennzeichnet durch ein Flügelrad (5), dessen Flügel-(7): auf der Anströmseite (Pfeil B) an der Flügelspitze (17) Ausnehmungen (8) aufweisen, in die ein Teil (9) des Gehäuses (6), der zur rein axialen Führung des angesaugten Yiediums dient,-hineinragt und,daß sich das Gehäuse (6) anschließend in der Weise.. erweitert, daß für den nachfolgenden Flügelbereich die axiale Führung des Mediums aufgehoben ist und das Medium auch in radialer Richtung abströmen kann.
2. 2. Flügelrad für den Axialventilator nach Anspruch 1, dgdurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Nabendurchmesser/Flügelraddurchmesser (d/D) zur Erzielung eines hohen statischen Druckes etwa 0,6 und zur Erzielung einer größeren Pärdermenge bei niederem statischen Druck etwa 0,4 beträgt. 3. FlUgelrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (7) derart am Nabenumfang angeordnet sind, daß sie sich, in axialer Richtung gesehen, über die gesamte Flügellänge nicht überschneiden. 4. Flügel des Flügelrades nach Anspruch 2 und 3" dadurch ge- kennzeichnet,' daß die Flügel (7) kreisbogen förmig profiliert sind mit veränderlicher Wölbung (fle) von der Flügelwurzel 1 -:-(12) bis zur Flügelspitze (17)-,- 1` 5. Flügel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Flügelsehne von der Flügelwurzel (12) bis zur Flügelepitze (17) zunimmt oder zumindest gleichbleibt. 6. Flügelrad des Axialventilators nach Anspruch 1, dadurch ,gekennzeichnet, daß die Nabe (10) halbkugelförmig gewölbt ist und die Flügel (7) bis in die Nähe des Nabenmittelpunktes (19) herangeführt sind.