DE19629220A1 - Hochdruck-Gebläse - Google Patents
Hochdruck-GebläseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Hochdruck-Gebläse zur Förderung eines
gasförmigen Mediums, bei dem in einer rohrförmigen Hülle ein
Gebläserad angeordnet ist, von dem das Medium im wesentlichen axial
angesaugt, radial beschleunigt und axial ausgeblasen wird, und bei dem
dem Gebläserad eine feststehende Leitvorrichtung nachgeschaltet ist.
Ein solches Gebläse ist bekannt (DE-A-38 42 697). Bei dem bekannten
Gebläse handelt es sich um ein Hochdruck-Gebläse, wie es
beispielsweise für Gasbrenner verwendet werden kann. Solche Gebläse
sollen eine steile Druck-Volumen-Kennlinie aufweisen, d. h., eine
Änderung des statischen Differenzdrucks hat nur eine geringe
Verminderung des Volumenstromes zur Folge.
Das bekannte Hochdruck-Gebläse weist für die meisten Anwendungsfälle
noch einen zu aufwendigen Aufbau auf, d. h., seine Herstellung ist zu
aufwendig. Außerdem ist die spezifische Leistung des bekannten
Gebläses für viele Verwendungszwecke nicht ausreichend.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht deshalb
darin, ein Hochdruck-Gebläse zu schaffen, welches bei begrenzten
Abmessungen, welche in der Regel durch das Gerät, in dem das Gebläse
eingesetzt wird, vorgegeben sind und der Verwendung eines
Großserienmotors einen möglichst hohen Druck erzeugt und dennoch
einfach aufgebaut und zu fertigen ist.
Außerdem ist für einige Anwendungen auch erwünscht, daß das
Hochdruck-Gebläse eine Vorrichtung zur Messung des Volumenstromes
enthält.
Dieses technische Problem ist erfindungsgemäß durch folgende Merkmale
gelöst:
In der rohrförmigen Hülle des Hochdruck-Gebläses sind folgende Teile
angeordnet:
- a) ein an der rohrförmigen Hülle befestigter Elektromotor,
- b) eine scheibenförmige Einströmdüse, welche im Bereich der Motorwelle eine kreisförmige Öffnung aufweist,
- c) ein geschlossenes Gebläserad mit einer ebenen, mit einem tellerförmigen Rand versehenen rückseitigen Scheibe, einer ebenen vorderen Deckscheibe mit kleinerem Durchmesser als dem der rückseitigen Scheibe und einer Mehrzahl von zwischen der Scheibe und der Deckscheibe angeordneten Schaufeln,
- d) eine Umlenkscheibe, deren Durchmesser kleiner als der der Scheibe ist und welche einen ringförmigen, den Strömungsweg verengenden Spalt an der Innenseite der rohrförmigen Hülle bildet.
Ein solches Hochdruck-Gebläse erzeugt trotz relativ geringer
Abmessungen einen hohen Druck und einen großen Volumenstrom. Es ist
auch mit einer Vorrichtung zur Messung des durchgesetzten Volumens
versehen.
Vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9
enthalten; sie ist nachstehend anhand der in den Fig. 1 und 5
gezeigten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau des neuen Hochdruck-Gebläses im
Längsschnitt,
Fig. 2 die Ausgestaltung des neuen Hochdruck-Gebläses mit einer
anderen Anordnung des Elektromotors als bei dem Hoch
druck-Gebläse gemäß Fig. 1,
Fig. 3 die Ausgestaltung des neuen Hochdruck-Gebläses für einen
Anwendungsfall,
Fig. 4 den vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3 und
Fig. 5 die Draufsicht auf die Schaufeln des Gebläserades.
Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist das Hochdruck-Gebläse in der
rohrförmigen Hülle 1 angeordnet, welche beispielsweise einen
Innendurchmesser von 150 mm besitzt. Das Hochdruck-Gebläse enthält den
in der Hülle 1 befestigten Elektromotor 2, beispielsweise einen
Gleichstrommotor mit einer Solldrehzahl von 5.000 min-1. An der
Abtriebseite des Elektromotors 2 ist die scheibenförmige Einströmdüse
3 vorhanden, welche im Bereich der Motorwelle 4 eine kreisförmige
Öffnung 5 aufweist. Im Bereich der Öffnung 5 ist die Einströmdüse 3
mit dem Ringkanal 6 versehen, der zur Öffnung hin einen ringförmigen
Schlitz 7 besitzt und über die Öffnung 8 mit dem Anschluß A außerhalb
der rohrförmigen Hülle 1 in Verbindung steht. Der Raum oberhalb der
Einströmdüse 3 steht über den Anschluß B mit dem Raum außerhalb der
rohrförmigen Hülle 1 in Verbindung. Zwischen den Anschlüssen A und B
können Differenzdruck-Werte gemessen werden, welche dem Volumenstrom
des Hochdruck-Gebläses proportional (quadratische Funktion) sind. Mit
der Motorwelle 4 ist das Gebläserad verbunden. Es besteht aus der
flachen, mit einem tellerartigen Rand 9 versehenen rückseitigen
Scheibe 10, der ebenen vorderen Deckscheibe 11 und den dazwischen
angeordneten Schaufeln 12, welche beispielsweise rückwärts gekrümmt
sein sollen.
Nach dem Gebläserad ist die Umlenkscheibe 13 angeordnet. Sie besitzt
einen etwas geringeren Durchmesser als das Gebläserad. Zwischen ihrem
Umfang und dem Innendurchmesser der rohrförmigen Hülle 1 ist ein den
Strömungsweg verengender ringförmiger Spalt 14 gebildet.
Ein solches Hochdruck-Gebläse weist folgende Funktionsweise auf:
Beim im Betrieb befindlichen Gebläserad verläßt - falls kein oder nur ein geringer Gegendruck vorhanden ist - ein sehr großer Teil der durch die Einströmdüse 3 angesaugten Volumens nach Durchströmung auf direktem Weg das Gebläserad. Bei zunehmenden Druck wird ein Teil des zu fördernden Mediums, welches die Schaufeln des Gebläserades verläßt, wieder in die Schaufeln zurückgeführt und nochmals beschleunigt. Durch die Mehrfachbeschleunigung werden hohe Drücke und eine steile Druck-Volumen-Kennlinie erreicht.
Beim im Betrieb befindlichen Gebläserad verläßt - falls kein oder nur ein geringer Gegendruck vorhanden ist - ein sehr großer Teil der durch die Einströmdüse 3 angesaugten Volumens nach Durchströmung auf direktem Weg das Gebläserad. Bei zunehmenden Druck wird ein Teil des zu fördernden Mediums, welches die Schaufeln des Gebläserades verläßt, wieder in die Schaufeln zurückgeführt und nochmals beschleunigt. Durch die Mehrfachbeschleunigung werden hohe Drücke und eine steile Druck-Volumen-Kennlinie erreicht.
Das bedeutet, daß bei einer Änderung des Gegendrucks nur geringe
Volumenstromänderungen auftreten. Bei einem Ausführungsbeispiel des
gezeigten Hochdruck-Gebläses wurde bei einem Gegendruck von ca. 600
Pascal ein Volumenstrom von 12 l/s verwirklicht.
Fig. 2 zeigt ein Hochdruck-Gebläse, welches in gleicher Weise aufgebaut
ist, wie das Hochdruck-Gebläse in Fig. 1. Die gleichen Bestandteile
sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu dem
Ausführungsbeispiel des Hochdruck-Gebläses in Fig. 1 ist der
Elektromotor 2 in Strömungsrichtung hinter den anderen Teilen
angeordnet.
Die vorgeschlagenen Hochdruck-Gebläse sind beispielsweise besonders
geeignet, um mit einem Gasbrenner zusammengesetzt zu werden.
Ein solches Gebläse ist beispielsweise in Fig. 3 gezeigt. Die
Bestandteile dieses Gebläses, welche mit den in Fig. 1 und Fig. 2
gezeigten Gebläsen identisch sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
Der Motor 2 ist an einer geschlossenen Wand 15 befestigt, so daß
zwischen ihr und der Einströmdüse 3 ein Anströmraum 18 vorhanden ist.
Die zur Bildung des Gas-Luftgemisches benötigte Luft wird dem
Anströmraum 18 radial zugeführt, wie durch die Pfeile 19 verdeutlicht.
Das Gas wird über das Zuführungsrohr A 2, welches mit dem Ringkanal 6
in Verbindung steht, zugeführt. Es gelangt aus dem Ringkanal 6 durch
den Schlitz 7 in die Einströmdüse 3. Der Schlitz 7 erstreckt sich nur
über einen Teil des Umfangs der Einströmdüse 3, beispielsweise über
340 Winkelgrade.
Auf der Ausströmseite des Hochdruck-Gebläses ist ein
kugelkalottenförmiger, mit einer Vielzahl von Öffnungen versehener
Deckel 20 vorgesehen. Der Deckel 20 kann ein halbkugelförmiger
Siebboden sein.
Das Hochdruck-Gebläse gemäß Fig. 3 eignet sich besonders für den
Einsatz bei solchen Gasbrennern, bei denen eine kreisförmige oder
ringförmige Austrittsöffnung benötigt wird. Wenn das Gas am
Zuführungsrohr A 2 zugeführt wird, ergibt sich durch die
Teilrückführung des Gas-Luftgemisches in das Gebläserad eine sehr gute
Durchmischung des Ausgangskomponenten Gas und Luft, welches sich sehr
positiv auf die Emissionswerte des Gasbrenners auswirkt.
Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, weist die Einströmdüse des
Hochdruck-Gebläses zwei Ringkanäle auf. Der obere Ringkanal 21,
welcher mit dem Anschlußstutzen A 1 versehen ist, dient zur Abnahme
eines Steuerdruckes. Die Größe des am Anschlußstutzen A 1 abgenommenen
Drucks ist dem jeweils geförderten Luftvolumen proportional. Der
untere Ringkanal 6, welcher mit dem Anschlußstutzen A 2 versehen ist,
ist für die Gaszuführung vorgesehen.
Wie aus Fig. 4 zu erkennen, ist an der Wand 15 unter Zwischenschaltung
eines mit einem Außengewinde versehenen Rohres 16 eine kegelförmige
Drosselvorrichtung 17 vorgesehen. Diese Drosselvorrichtung 17 ist
durch Verdrehen axial verstellbar ausgebildet, so daß sie innerhalb
eines bestimmten Bereiches in verschiedene Positionen zur Einströmdüse
3 gebracht werden kann. Mit der Drosselvorrichtung kann für einen
vorhandenen Unterdruck in den Ringkanälen innerhalb eines bestimmten
Bereiches verschiedene Volumenströme oder verschiedene Luftmengen
eingestellt werden. Da eine Wechselbeziehung zwischen Luftmenge und
Brennerleistung besteht, kann die maximale Brennerleistung bei einer
vorgegebenen Lüfterdrehzahl und einem vorgegebenen Differenzdruck
zwischen A 1 und B stufenlos eingestellt werden.
Fig. 5 zeigt die Draufsicht auf die Unterseite des Gebläserades bei
nicht vorhandener Deckscheibe. Es ist die rückseitige Scheibe 10 mit
den rückwärts gekrümmten Schaufeln 12 zu erkennen.
Claims (9)
1. Hochdruck-Gebläse zur Förderung eines gasförmigen Mediums, bei
dem in einer rohrförmigen Hülle ein Gebläserad angeordnet ist, von
dem das Medium im wesentlichen axial angesaugt, radial beschleunigt
und axial ausgeblasen wird, und bei dem dem Gebläserad eine
feststehende Leitvorrichtung nachgeschaltet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß in der rohrförmigen Hülle (1) folgende Teile
angeordnet sind:
- a) ein an der rohrförmigen Hülle (1) befestigter Elektromotor (2),
- b) eine scheibenförmige Einströmdüse (3), welche im Bereich der Motorwelle (4) eine kreisförmige Öffnung aufweist,
- c) ein geschlossenes Gebläserad mit einer ebenen, mit einem tellerförmigen Rand (9) versehenen rückseitigen Scheibe (10), einer ebenen vorderen Deckscheibe (11) mit kleinerem Durchmesser als dem der rückseitigen Scheibe und einer Mehrzahl von zwischen der Scheibe (10) angeordneten Schaufeln (12),
- d) eine Umlenkscheibe (13), deren Durchmesser kleiner als der der Scheibe (10) ist und welche einen ringförmigen, den Strömungsweg verengenden Spalt (14) an der Innenseite der rohrförmigen Hülle (1) bildet.
2. Hochdruck-Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Elektromotor (2) in Strömungsrichtung vor den Teilen a) bis
d) angeordnet ist.
3. Hochdruck-Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Elektromotor (2) in Strömungsrichtung hinter den Teilen a)
bis d) angeordnet ist.
4. Hochdruck-Gebläse nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet
durch folgende Merkmale:
- a) die Einströmdüse (3) weist im Bereich der kreisförmigen Öffnung (5) einen ringförmigen Kanal (6) auf, welcher einen kreisförmigen, zur Öffnung (5) hinweisenden Ringschlitz (7) besitzt,
- b) der ringförmige Kanal (6) steht über eine Öffnung (8) mit der Außenseite der rohrförmigen Hülle (1) in Verbindung,
- c) der Innenraum der rohrförmigen Hülle oberhalb der Einströmdüse (3) steht über eine weitere Öffnung (B) mit der Außenseite der rohrförmigen Hülle in Verbindung.
5. Hochdruckgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der
Öffnung (5) der Einströmdüse (3) eine axial verstellbare,
kegelförmige Drosselvorrichtung angeordnet ist.
6. Hochdruckgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 5, daß zwischen
einer auf der Abtriebsseite des Motors vorhandenen Wand (15) und
der Einströmdüse (3) ein Anströmraum (18) gebildet ist, bei dem in
der Wand (15) ein Zuführungsrohr (A 2) vorhanden ist und der
Anströmraum (18) Zuströmöffnungen (19) besitzt.
7. Hochdruckgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (12)
rückwärts gekrümmt sind.
8. Hochdruckgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (12)
radial endend ausgebildet sind.
9. Hochdruckgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (12)
vorwärts gekrümmt ausgebildet sind.
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