DE1920267C3 - Mehrschaufeliger Radialverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrschaufeligen Radialverdichter, insbesondere Radialverdichter eigenbeliifteter elektrischer Maschinen, mit einem mit Rippen versehenen Lüftergehäuse. Radiallüfter dieser Gattung sind beispielsweise aus der US-PS 24 05 283 bekannt.

Bedingt durch gedrängte Bauweise und hohe Betriebsdrehzahlen tritt bei rotierenden elektrischen Maschinen mit Eigenbelüftung mittels Radiallüftern häufig eine Sirenentonbildung an den Rippen des Lüfterradgehäuses auf. Die Intensität des Sirenentons steht in einem umgekehrten Verhältnis zum Abstand dieser Rippen von den äußeren LUfterschaufelrädern. Mit Rücksicht auf gedrängte Bauart ist es oft nicht möglich, diesen Abstand genügend groß zu halten.

Es hat daher nicht an Vorschlägen gefehlt die Sirenentonbildung bei Radialverdichtern zu vermindem. Die bekannten Maßnahmen lassen sich grob in zwei Gruppen einteilen:

a) Maßnahmen am Lüfterflügel;

b) Maßnahmen am Lüfterradgehäuse.

ad a): Das Lüfterrad wird in zwei oder mehrere Sektoren geteilt. Innerhalb der Sektoren nehmen die Abstände benachbarter Flügel um kleine Beträge monoton zu. Oder es werden zwei oder mehrere Lüfterflügel längs des Lüfterumfangs in Gruppen zusammengefaßt Die Abstände innerhalb einer Gruppe sind unterschiedlich und nicht in ihrer abstandsmäßig monotonen Aufeinanderfolge geordnet In den aufeinanderfolgenden Gruppen wiederholen sich die entsprechenden Flügelabstände in gleicher Reihenfolge. Schließlich sind auch Anordnungen vorgeschlagen worden, bei denen sämtliche Abstände zwischen zwei benachbarten Lüfterflügeln unterschiedlich sind. Die aufeinanderfolgenden Flügelabstände sind dabei so angeordnet daß sie von der monotonen Aufeinanderfolge ihrer Beträge stark abweichen, wodurch sich ein größtmöglicher Ungleichmäßigkeitsgrad der Flügelteillung ergibt

Bei all den geschilderten Maßnahmen wird die ursprünglich auf einen Einzelton konzentrierte Schallenergie auf mehrere Töne verteilt Subjektiv kann dies zwar eine Geräuschverminderung — eigentlich Verringerung der Geräuschbelästigung — mit sich bringen, absolut gesehen bleibt die Geräuschstärke in dB(A) im Vergleich zu einem Lüfterrad mit gleichmäßiger Flügelteilung unverändert Darüber hinaus ist der subjektive Minderungseffekt abhängig vom Ungleichmäßigkeitsgrad. Ist dieser groß, wächst die Unwucht des Lüfterrades, während der aerodynamische Wirkungsgrad sich verschlechtert.

ad b): Sirenentöne entstehen insbesondere auch durch Wechselwirkung des Lüfterrades mit den feststehenden Rippen des umgebenden Gehäuses. Durch die Lüfterflügel wird der Luftstrom am Luftaustritt des Ventilators — also zwischen den Gehäuserippen — unterteilt, ßedingt durch die Rotation wirken in periodischer Folge Zonen unterschiedlicher Luftgeschwindigkeit auf jede feststehende Rippe, wodurch sich dem statischen Luftdruck periodische Druckstöße überlagern, die als Ton wahrgenommen werden.

Um diese Geräusche zu vermindern, ist bereits vorgeschlagen worden, das Lüfterradgehäuse mit Schlitzen zu versehen, wobei diese Schlitze oder deren Schmalseiten nach einer Kurve ausgebildet sind, die nicht parallel zur Schaufeloberkante verläuft (CH-PS 2 50 995).

Eine weitere, aus der US-PS 24 05 283 bekannte Maßnahme besteht darin, die Rippen des Lüfterradgehäuses in bezug auf die ausströmende Luft tragflügelartig auszubilden.

Bei beiden bekannten Anordnungen entstehen jedoch nach wie vor Druckschwankungen an den Lücken des Lüftergehäuses, die ihrerseits Geräuschentwicklung zu Folge haben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen mehrschaufeligen Radialverdichter zu schaffen, bei dem die Geräuschentwicklung auf ein Mindestmaß reduziert ist, ohne daß seine Leistungsfähigkeit beeinträchtigt ist

Diese Aufgabe wird bei einem Radialverdichter der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rippen des Lüfterradgehäuses einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die kürzere Grundlinie dem Lüfterrad zugekehrt ist

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Rippen in Form umgekehrter Trapeze wird die austretende Luft verwirbelt und umgelenkt. Das Austrittsgeschwindigkeitsprofil wird teilweise egalisiert. Diskrete Frequenzen treten im Geräuschspektrum praktisch nicht mehr auf.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Erfindungsge-

genstandes sind in den Unteransprüchen enthalten.

Anhand der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert In F i g. 1 ist ein Radiallüfter zur Kühlung einer eigenbelüfteten elektrischen Maschine in Ansicht und in F i g. 2 im Querschnitt auf der Schnittebene A-A der F i g. 1 veranschaulicht Die F i g. 3 zeigt im größerem Maßstab den unteren Teil des in F i g. 1 dargestellten Lüftergehävses. In der F i g. 4 ist ein Querschnitt einer Gehäuserippe auf der Schnittebene C-C der F i g. 3 dargestellt, während die F i g. 4 und 5 zwei verschiedene Querschnittsformen der Gehäuserippen veranschaulichen, und zwar auf der Schnittebene ß-Äder F i g. 3.

Das Lüfterrad i ist von einem Gehäuse 2 umgeben und die Gehäuserippen sind mit 3 bezeichnet In der F i g. 1 ist das Statorgehäuse 4 des Motors noch angedeutet

Wie aus den Figuren hervorgeht, verlaufen die Rippen 3 des Lüftergehäuses 2 schräg zur Achse des Lüfterrades 1, wobei der Schrägungswinkel β vorzugsweise so gewählt wird, daß

ti = arc Ig -\- ,

wenn f die Flügelteilung und b die Flügelbreite ist Die Querschnittsform der Gehäuserippen 3 ist trapezförmig, wobei es wesentlich ist, daß die kurze Parallelseite dem Lüfterrad 1 zugekehrt ist. Der Flanken winkel « der Gehäuserippen wird groß gewählt mindestens 45°, da mit steigendem Flankenwinkel die Sirenenintensität abnimmt

Die Trapezflanken können entweder gerade (F i g. 5) oder hohlkehlenförmig (F i g. 6) gerundet sein. In beiden Fällen ist es zweckmäßig, wenn die Trapezhöhe h der Gehäuserippen 3 ungefähr gleich 0,5-0,6 t gewählt wird (/= Flügelteilung) und die dem Lüfterrad 1 zugekehrte Parallelseite eine möglichst kleine Länge c aufweist Wie aus Fig.2 zu entnehmen ist, sind die Gehäuserippen so angeordnet, daß aufeinanderfolgende Rippen vorzugsweise stets spiegelbildlich zueinander liegen.

Obwohl die beschriebenen Ausführungsbeispiele sich auf Lüfterräder mit gleichmäßiger Flügelteilung beziehen, kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch bei

ι ο Lüfterrädern mit ungleichmäßiger Flügelteilung und zur Geräuschverminderung bei Radialverdichtern zur Anwendung kommen.

Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen, bei denen die Herabsetzung des Sirenentones durch konstruktive Maßnahmen am Lüfterrad erfolgt wird gemäß der Erfindung die Sirenentonminderung durch eine bestimmte Anordnung und Formgebung der Rippen des Lüfterradgehäuses erzielt Es besteht somit die Möglichkeit der optimalen Auslegung des Lüfters

bezüglich mechanischer Eigenschaften und Förderleistung. Die Minderung des Sirenentones ist weitgehend unabhängig von der Lüfterdrehzahl und ist nicht mit einer Verminderung der Förderleistung des Lüfters verbunden. Auch bei sehr kleinen Abständen zwischen Gehäuserippen und Flügelstirnkanten wird eine beträchtliche Sirenentonminderung erreicht

Vergleichsmäßige Versuche bei einer Drehzahl von 2500 U/min mit einem Lüfter mit quaderförmigen Gehäuserippen herkömmlicher Art und einen solchen gemäß der vorliegenden Erfindung mit trapezförmigen Rippenquerschnitt ergaben bei annähernd gleicher Querschnittfläche und einem Rippenabstand vom Lüfterrad von 10 mm eine Schallpegelreduktion des Sirenentones (bei Grundfrequenz) von 9-1OdB und

eine Geräuschstärkereduktion von 6-7 dB (A) zu Gunsten der erfindungemäßen Einrichtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Mehrschaufeliger Radialverdichter, insbesondere Radialverdichter eigenbelüfteter elektrischer Maschinen, mit einem mit Rippen versehenen Lüfterradgehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (3) des Lüfterradgehäuses (2) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die kürzere Grundlinie dem Lüfterrad (1) zugekehrt ist.

2. Mehrschaufeliger Radialverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trapezflanken der Gehäuserippen (3) gerade sind.

3. Mehrschaufeliger Radialverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trapezflanken der Gehäuserippen (3) hohlkehlenförmig ausgebildet sind.

4. Mehrschaufeliger Radialverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trapezhöhe (h) der¹ Gehäuserippen (3) annähernd gleich 0,5 bis 0,6 i(f=FIüge!teiIung) ist und die dem Lüfter (1) zugekehrte Trapezseite möglichst kurz ist

5. Mehrschaufeliger Radialverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flankenwinkel der Gehäuserippen (3) mindestens 45° beträgt

6. Mehrschaufeliger Radialverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Rippen (3) des Lüfterradgehäuses (2) gegenüber der Lüfterachse schräg verlaufen, wobei der Schrägungswinkel β der Gehäuserippen (3) so gewählt ist, daß β = arctg tlb, worin t die Flügel teilung und b die Flügelbreite ist.

7. Mehrschaufeliger Radialverdichter nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet daß aufeinanderfolgende Gehäuserippen (3) spiegelbildlich angeordnet sind.

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