DE1728353A1

DE1728353A1 - Vorrichtung zur Verbesserung des Austritts-Geschwindigkeitsprofils von Querstromgeblaesen

Info

Publication number: DE1728353A1
Application number: DE19631728353
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Laing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-06-05
Filing date: 1963-06-25
Publication date: 1971-05-13
Also published as: DE1728353B2; DE1728353C3; DE1454604A1

Description

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Nikolaus Laing, Aldingen bei Stuttgart

Vorrichtung zur Verbesserung des Austritts-Geschwindigkeitsprofils von Querstromgebläsen

Querstromgebläse haben den Vorteil, dass die axiale Baulänge bis zum etwa zehnfachen Rotordurchmesser frei wählbar ist. Angeschlossene Kanäle oder Wärmetauscher werden deshalb theoretisch über die gesamte Baulänge mit konstanter Geschwindigkeit durchströmt. Die Praxis zeigt jedoch, dass trotz gleicher geometrischer Verhältnisse über die gesamte Rotorlänge keine konstante Durchströmung erfolgt, sondern dass in der Nähe der den Rotor begrenzenden Endscheiben die Geschwindigkeit Null wird und dass manchmal sogar Rückströmungen dort stattfinden. '

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Diese Rückströmungen sind darauf zurückzuführen, dass sich im Innern des Rotors ein Wirbel ausbildet, in dessen Zentrum ein erheblicher Unterdruck vorhanden ist. 2a das Wirbelzentrum exzentrisch zum Rotor liegt, bildet sich in Umfangsrichtung des Läufers gesehen zwischen Druck- Und Saugseite ein Unterdruckgebiet aus, welches auch noch an der Peripherie der Läuferendscheiben wirksam ist. Da die Endscheiben mit der benachbarten Stirnwand des Gebläsegehäuses oder auch einem Durchbruch durch die Stirnwand einen endlichen Spalt bilden, findet in dem Spalt ein Druckausgleich statt. Durch diesen Druckausgleich bricht der Wirbel in den endscheibennahen Bereichen zusammen, so dass dort der aerodynamische Fördermechanißmus nicht mehr funktioniert, wodurch das Geschwindigkeitsprofil in diesen Bereichen bis zum Nulldruckniveau und häufig sogar darunter absinkt.

' In Verbindung mit Wärmetauschern, z.B. in Klimageräten konnten Querstromgebläse bisher nicht angewendet werden, denn im Betrieb stellte sich ein Flattergeräusch bei starker Abnahme des Gesamtdruckes ein. Diese Erscheinung ist darauf zurückzuführen, dass man ein langgestrecktes Querstromgebläße gedanklich durch mehrere axial nebeneinander angeordnete Gebläsebereiche substituieren kann. Aufgrund der genannten Erscheinung bilden die randnahen Gebläsebereiche Gebläse mit sehr flach verlaufender Kennlinie. Wenn diese mit den in der Mitte liegenden Gebläsebereichen parallel geschaltet werden, stellt sich das bekannte Pumpen parallel geschalteter Gebläse mit stark unterschiedlicher Drosselkennlinie ein. Die Beseitigung von Randzonen mit starljzverminderter Austrittsgeschwindigkeit ermöglicht überhaupt erst den praktischen Einsatz von Querstromgebläsen in Verbindung mit Wärmetauschern enger Rippenteilung.

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Die Erfindung beseitigt den Nachteil des an den Enden gestörten Geschwindigkeitsprofils dadurch, dass sie zwischen dem Gebläseläufer und dem Wärmetauscher einen Strömungskanal anordnet, dessen axial begrenzende Endscheiben einen kleineren Abstand voneinander haben als sie der Rotorlänge entspricht. Dadurch wird nur der Durchsatzanteil mit konstantem Geschwindigkeitsprofil durch den Wärmetauscher geleitet. Eine weitere Verbesserung besteht erfindungsgemäss in der Beseitigung des Druckgefälles zwischen der Durchsatζströmung in den endscheibennahen Bereichen und dem Umgebungsdruck. Hierzu wird in den genannten Bereichen durch beliebige Mittel," so beispielsweise durch das Kühlgebläse eines Antriebsmotors ein Unterdruck erzeugt, der seinem Betrage nach etwa mit dem Unterdruck in dem kritischen Umfangs bereich zusammenfällt. Es hat sich gezeigt,dass mit dieser Massnahme Querstromgebläse, deren Rotoren sonst nur über etwa 50 % ihrer axialen Länge ein verwertbares Geschwindigkeitsprofil aufweisen, durch Absaugung in der Nähe der kritischen Bereiche der Endscheiben 85 % der axialen Rotorlänge nutzbar wird. Hierdurch wird nicht nur das Gebläse besser ausgenutzt, was ausserdem mit einer Steigerung des Gebläse-Wirkungsgrades verbunden ist, sondern auch ein nachgeschalteter Wärmetauscher.

Die Erfindung soll anhand nachstehender Figuren beschrieben werden:

Figur 1 zeigt einen Querstromgebläserotor 1 mit nachgeschaltetem Austrittskanal 2, einer ^ulldrucklinie 3 und auf dieser aufgetragen das Geschwindigkeits-Druckprofil 4. An den Seitenbereichen 5 wird die Nulldrucklinie in der Regel unterschritten. Im Kanal 2 mit nachgeschaltetem Wärmetauscher 7 bewirkt dieses Geschwindigkeitsprofil eine SekundärStrömung 6, die zu einem wesentlichen Verlust durch Vermischung und zum Flattern führt und den Aufbau eines statischen Druckes oft überhaupt unmöglich macht.

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Figur 2 zeigt eine erfindungsgemässe Ausführungsform_nbei der die Geschwindigkeitsverteilung 4 im Austrittskanal 21 gleichmassiger ist, weil die seitlich abgeschnittenen Stromröhren zum Ansaugbereich zurückgeleitet werden.

Figur 3 zeigt eine andere erfindungsgemässeLösung, bei der neben dem Läufer 1 ein weiterer Läufer 31 vorgesehen ist, dessen Ansaugbereich 32 mit dem Raum 33* &^eT ^an die Rotor— scheibe 34- angrenzt, kommuniziert. Über eine Luftleitung 35 kann auch der Raum 36, der an die andere Endscheibe 37 anschliesst, mit dem Ansaugbereich 32 verbunden werden. Das Gebläse 31 wird so bemessen, dass sein Unterdruck ungefähr dem höchsten Unterdruck, der sich an der Peripherie der Endscheiben einstellt, entspricht. Erfindungsgemäss kann . das Hilfsgebläse gleichzeitig als Motorkühlgebläse Verwendung finden.

Figur 4 zeigt schematisiert einen Querstromläufer mit Wirbelkern 40. Um den Läufer ist in Polarkoordinatendarstellung die Druckverteilung, die sich am Spalt zwischen Rotorenendscheibe und Gehäuse einstellt, wiedergegeben, wobei der Rotorradius dem Maximaldruck, also dem Aussendruck entspricht und die Beträge, die-dem jeweiligen Azimut der Kurve 41 zugeordnet sind, mit negativem Vorzeichen aufgetragen sind. Der maximale Unterdruck entsteht also im Punkt 42 , in der , Nähe der in Umlaufrichtung des Läufers gesehen Druckseite und Saugseite 44 trennenden Leitwand 45. Aufgrund dieser Verteilung sieht die Erfindung vor, gegebenenfalls nur die Zonen, in denen nennenswerter Unterdruck herrscht, durch Durchbrüche mit der Kammer 33 bzw. 36 zu verbinden.

Figur 5 zeigt ein Gebläsegehäuse 50 mit den Leitwänden 53 und 56, welches entsprechend der Schnittlinie I-I geschnitten dargestellt ist. Die Gehäuseendwaad 51 ist mit Durchbrüchen von unterschiedlicher Grösee versehen. Diese Durchbrüche befinden eich dort im Austrittskanal 2, wo gemäss der Darstellung

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in Figur 4- der grösste Unterdruck herrscht. Dadurch wird das Volumen, welches aus dem Raum 26 abzusaugen ist, erheblich verringert. Die Erfindung ist nicht auf das Fördermedium Luft beschränkt.

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Claims

Querstromgebläse mit einem an den axialen 3nden im wesentlichen abgedeckten Läufer und einem dem Läufer · nachgeschalteten Kanal, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Kanal (2) zugewandte Umfangsbereich des Läufers (1) an mindestens einem axialen Ende des Läufers mit einer.

Raum (22, 33, 36) kommuniziert, in welchem oder Unterdruck herrscht.
2. Querstromgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Austrittskanal (21) axial begrenzenden Wandungen (23» 24) einen geringeren Abstand voneinander haben, als die Endscheiben (34, 37) des Rotors (1)» so dass der Durchsatz-anteil zwischen der Endscheibe des Laufere (1) und der axialen Endbegrenzung des Kanäle (23 oder 24) nicht in den Kanal (2) eintreten kann.
3· Querstromgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekexmzeiv.. . », dass die axialen Endbereiche der Pumpe mit dem Ans& <.&·» bereich (32) eines weiteren Gebläses (31) dessen Ansaugdruck unter dem Ansaugdruck des Querstrcir biases (1) liegt.
4. Querstromgebläse nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet;, dass Durchbrüche (52) nahe der Peripherie der Rotoren:. scheiben (34/37) angeordnet sind, die sich über einer; Teilumfang erstrecken und mit einem Raum kommunizieren, in dem Unterdruck erzeugt wird.
5. Querstromgebläse nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Endbereiche (24/37) des Läufers (1) mit Kammern kommunizieren (33/36), die miteinander durch eine Rohrleitung (35) verbunden sind.

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Untertanen fArt r«r*K-·"' · ■-■♦- · <*■ · nmoiom ■ t π men

BAD ORIGINAL

ζ. Querstromgebläse nach. Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen der Rohrleitung aus der Gebläseleitwand (53) und den Gehäusewandungen (5^» 55) gebildet wird.

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