DE19811877C2 - Radiallüfter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Radiallüfter mit hoher spezifischer Leistung, insbesondere mit einem Trommelläufer und einem Gehäuse, in dem ein sich erweiternder Druckraum sich spiralförmig zu einer Ausströmöffnung erstreckt, und mit einer an den Seitenwänden des Gehäuses jeweils einen Kehlradius aufweisenden Ge­ häusezunge zur Trennung von Druckraumanfang und Druckraumende.

Radiallüfter der genannten Gattung werden insbesondere in der Bürotechnik, Haushalt­ technik und Heiztechnik als sogen. Kleinventilatoren eingesetzt und besitzen naturgemäß eine relativ hohe Leistungsdichte, d. h. die erbrachte Luftleistung ist im Verhältnis zu den Abmessungen relativ hoch. Dies gilt insbesondere für Radiallüfter, die in dem genannten Einsatzgebiet, und hier insbesondere in der Heiztechnik, nur sehr geringe Abmessungen besitzen dürfen, da andere Bauteile den Einbauraum eines derartigen Kleinventilators be­ grenzen. Aus diesem Grund werden die Gebläse mit sogen. Trommelläufern als Laufräder ausgestattet, die einen sehr hohen Energieumsatz ermöglichen, d. h. zu einer hohen Luft­ leistung führen.

Da, wie angeführt, in der Regel der Platzbedarf vorgegeben ist, ergeben sich insbesondere bei derartigen Aufgabengebieten die folgenden Rahmenbedingungen:

• 1. Es ist eine möglichst hohe Luftleistungs-Kennlinie (Druck-Volumenstrom- Kennlinie) zu erzeugen;
• 2. im geforderten Betriebspunkt soll eine derartige Konstruktion wenig Geräusch ab­ strahlen;
• 3. der geforderte Betriebspunkt ist mit einer möglichst geringen Aufnahmeleistung zu erreichen und beizubehalten.

In der Regel werden hierzu die Trommelläufer mit einem im Verhältnis zu den Außenab­ messungen des Gebläses relativ großen Durchmesser benutzt. Dies führt jedoch im Ver­ hältnis zu einem sehr kleinen Druckraum d. h. dem Raum zwischen dem Rad-Außenum­ fang und der Gehäuse-Innenseite. Da derartige Ventilatoren zumeist mit preiswerten zweipoligen Asynchronmotoren betrieben werden, deren Drehzahl entsprechend begrenzt ist, wird durch die Größe des Laufraddurchmessers eine relativ hohe Umfangsgeschwin­ digkeit erreicht, die auch für einen hohen Energieumsatz erforderlich ist. Da jedoch der Druckraum wegen des Platzmangels relativ klein gehalten ist, wird das "Schluckvermögen" der Gehäusespirale sehr schnell erreicht.

Aus diesem Grund stellen die geringen Abmessungen des Raumes für den Radiallüfter einen internen Widerstand dar mit der Folge, daß

• - der große Raddurchmesser nur unzureichend ausgenutzt werden kann,
• - der Wirkungsgrad nicht ausgeschöpft wird und die Geräuschemissionen höher werden.

Vom strömungstechnischen Standpunkt wird das Optimum bei den vorgegebenen Gehäu­ seabmessungen durch einen kleineren Raddurchmesser erzielt, wodurch auf der anderen Seite die geforderten spezifischen Leistungen jedoch nicht erzielt werden können. Aus gerätetechnischen Gründen und unter anderem auch aus Platzgründen ist oft eine kreis­ förmige Austrittsöffnung erforderlich.

Derartige Gehäuse werden überwiegend, insbesondere wenn sie als Abgasgebläse (Hotsider) in Heizgeräten verwendet werden, aus Aluminium oder Stahlblech geformt bzw. tiefgezogen. Die beiden Gehäusehälften werden über eine Bördelung miteinander verbunden, wobei der Bördelrand auf der Außenseite des Gehäuses sitzt. Aus Kosten­ gründen wird bei solchen Gebläsen, die mit einer runden Austrittsöffnung ausgestattet sind, die Trennebene in die Symmetrieebene gelegt.

Aus der DE 43 13 617 C1 ist ein Spiralgehäuse eines Radialgebläses bekannt, bei dem eine Gehäusezunge weit in den Gebläseinnenraum hinein ragt und so den Zungenbereich in Fortsetzung der Spirallinie verlängert. Die Zungenkante ist von einer Gebläsewand zur anderen mit einer Krümmung versehen und führt infolge ihrer Verlängerung zu einer dü­ senartigen Verengung der Austrittsöffnung.

Durch die Verlängerung und Verengung des Austrittsquerschnitts kommt es zu uner­ wünschten Strömungs-/Querschnittsprofilen, weshalb Leistungsverluste und insbesondere Resonanzerscheinungen zu erwarten sind.

Aus der US 4 884 946 ist ein Lüftergehäuse mit zylindrischer Umfangsfläche und im Querschnitt kreisförmiger Ausströmöffnung bekannt. Die Gehäusezunge ist mit einem Radius abgerundet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radiallüfter der genannten Gattung so zu verbessern, daß seine Luftleistung erhöht wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Gehäusezunge über zumindest einen Teil der Breite des Gehäuses mit einer durchgehenden Krümmung ausgebildet ist.

Durch diese Maßnahme wird erzielt, daß zum einen die Geräuschabstrahlung reduziert wird und zum anderen, daß die scharfe Trennung zwischen Druckraumende und Druckrauman­ fang unterbleibt, wodurch das gasförmige Fördermedium im oberen Teil des Luftaustritts an der Zunge nicht mehr so scharf umgelenkt und so die negative Auswirkung einer sol­ chen scharfen Umlenkung auf den Wirkungsgrad vermieden wird.

Dadurch, daß der qualitative Verlauf der Krümmung der Gehäusezunge der Kontur der Ausströmöffnung entspricht, ist ein optimaler Austritt des Druckluftstroms gewährleistet. Da sich der Zungenradius über den Verlauf der Krümmung im wesentlichen stetig verän­ dert, kann eine gezielte Reduzierung der Geräuschabstrahlung erzielt werden. Der Zun­ genradius wird vorteilhafterweise an der Stelle am größten, an der die größte Beaufschla­ gung mit Luft erfolgt. In manchen Fällen ist dies die Mitte der Gehäusebreite, meist je­ doch die Motorseite des Trommelläufers.

Bei einer Ausführungsvariante ist der Zungenradius über den Verlauf der Krümmung gleich. Günstig kann sein, daß der Abstand zwischen dem Außendurchmesser des Trom­ melläufers und der Gehäusezunge entlang der Krümmung über die Gehäusebreite gleich ist. Durch die Festlegung eines relativ geringen Abstands kann eine gute Trennung zwi­ schen Druckraumanfang und Druckraumende erreicht werden, die vergleichbar wirkungs­ voll ist wie bei einer geraden Gehäusezunge.

Eine besondere Ausbildung sieht vor, daß ein Teil des Fördermediums im Bereich der Gehäusezunge wieder in den Druckraumanfang geführt wird. Dies kann durch Variation des kürzesten Abstands zwischen dem Außendurchmesser des Trommelläufers und dem Gehäuse erzielt werden, wobei der kürzeste Abstand im Bereich der Krümmung liegen kann, er kann jedoch auch in Laufrichtung nach den Bereich der Krümmung gelegt wer­ den, so daß ein keilförmiger Raum zwischen der Zunge und der Stelle des kürzesten Ab­ stands gebildet wird. Auch durch diese Maßnahme wird die Geräuschbildung erheblich reduziert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbei­ spiele näher erläutert.

In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine CAD-Darstellung eines Radiallüfters aus dem Stand der Technik;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Radiallüfter in gleicher Darstellung wie in Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Radiallüfter.

Fig. 1 zeigt in schematischer CAD-Darstellung das Gehäuse 3 eines Radiallüfters mit ei­ ner im wesentlichen kreisrunden Ausströmöffnung 5. Der Übergang zwischen der Aus­ strömöffnung und dem Gehäuseinnenraum zur Saugseite hin wird durch eine Gehäuse­ zunge 6 gebildet. In der bekannten Ausführungsform ist diese Gehäusezunge im wesentli­ chen eine gerade Barriere zwischen Druckraumende 4", d. h. dem Raum im Gehäuse 3 vor der Ausströmöffnung 5 und den Druckraumanfang 4'. Die Gehäusezunge 6 geht an ihren Rändern mit einen Kehlradius in die jeweilige Seitenwand über.

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Radiallüfters dargestellt. Der Ra­ diallüfter weist ein Gehäuse 3 auf, in dem ein Trommelläufer 2 aufgenommen ist. Das Gehäuse bildet um den Trommelläufer herum einen sich erweiternden Druckraum 4, der sich im wesentlichen spiralförmig zur Ausströmöffnung 5 erstreckt. Der Druckraum 4 ist defintionsgemäß in einen Druckraumende 4" und einen Druckraumanfang 4' aufgeteilt, wobei das Druckraumende 4" der Bereich ist, der anschließend in die Ausströmöffnung 5 übergeht. In Laufrichtung des Trommelläufers ist das Druckraumende 4" vom Druckrau­ manfang 4' durch eine Gehäusezunge 6 getrennt.

Diese Gehäusezunge 6 erstreckt sich bei der dargestellten erfindungsgemäßen Ausbildung in einer der Ausströmöffnung angepaßten Krümmung über die gesamte Breite B des Gehäuses 3. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Krümmung auch einen anderen Verlauf haben, wobei es jeweils vorteilhaft ist, wenn die Krümmung der Öffnung des Ausströmkanals entspricht.

Die Zunge ist üblicherweise an ihrem dem Druckraum zugewandten Rand mit einem Zungenradius 8 versehen, der bei Radiallüftern der beschriebenen Gattung, die einen Rad- Durchmesser in einer Größenordnung von ca. 100-150 mm aufweisen, in einer Größen­ ordnung zwischen ca. 5 mm und 8 mm liegt. Bei dem dargestellten Beispiel der Erfindung ist die Zunge derart gestaltet, daß sich der Radius von der Symmetrieebene zu beiden Seiten stetig verringert, wobei der Radius im Mittenbereich vorzugsweise größer als 10 mm bis 15 mm ist und das Maß von 5 mm lediglich in den Randbereichen verwirklicht ist und sogar noch erheblich kleiner sein kann.

Bei besonderen Ausführungsformen kann es jedoch vorgesehen sein, daß der Zungenradi­ us 8 über den gesamten Verlauf der Krümmung gleich ist oder an der Stelle der größten Beaufschlagung mit Luft das größte Maß besitzen kann.

Ein weiteres Kriterium für die Leistungsfähigkeit eines Radiallüfters ist der Abstand zwi­ schen dem Trommelläufer und der Gehäusezunge. Bei der Erfindung kann es vorgesehen sein, daß dieser Abstand über die Gehäusebreite im wesentlichen gleich ist. Dies erfordert eine entsprechend topographische Gestaltung der Gehäuse-Innenwand.

Entsprechend den Anforderungen kann der kürzeste Abstand im Bereich der Krümmung liegen, er kann jedoch auch in Laufrichtung nach dem Bereich der Krümmung 7 der Ge­ häusezunge gelegen sein. Dabei ist ein keilförmiger Raum 10 zwischen der Gehäusezunge und der Stelle des kürzesten Abstands ausgebildet (vgl. Fig. 3). Der Keilwinkel α kann dabei je nach Anforderung variieren.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann durch die Variation der oben be­ schriebenen Merkmale erreicht werden, daß ein Teil des Fördermediums im Bereich der Gehäusezunge 6 wieder dem Druckraumanfang 4' zugeführt wird. Dabei wird die Tren­ nung von Druckraumende 4" und Druckraumanfang 4' beispielsweise lediglich in den Randzonen des Gebläses verwirklicht, so daß eine undefinierte Rückströmung vermieden wird. Im mittleren axialen Bereich ist ein sanfter Übergang vom Druckraumende in den Druckraumanfang vorgesehen, so daß zum einen die Luftleistung und der Wirkungsgrad erhöht und zum anderen die Geräuschabstrahlung reduziert werden.

Claims (6)

1. Radiallüfter mit hoher spezifischer Leistung, insbeson­ dere mit einem Trommelläufer (2) und einem Gehäuse (3), in dem um den Trommelläufer (2) herum ein sich erwei­ ternder Druckraum (4) sich spi­ ralförmig zu einer Ausströmöffnung (5) mit gekrümmter Kontur erstreckt, und mit einer an den Seitenwänden des Gehäuses jeweils einen Kehlradius aufweisenden Gehäuse­ zunge (6) zur Trennung von Druckraumanfang (4') und Druckraumende (4"), die über zumindest einen Teil der Breite (B) des Gehäuses (3) mit einer durchgehenden Krümmung (7) ausgebildet ist, deren Verlauf der Kontur der Ausströmöffnung (5) angepaßt ist, wobei die Gehäu­ sezunge (6) über den Verlauf der Krümmung (7) einen sich im wesentlichen stetig verändernden Zungenradius (8) be­ sitzt.

2. Radiallüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zungenradius (8) im Mittenbereich der Gehäuse­ breite am größten ist.

3. Radiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Au­ ßendurchmesser des Trommelläufers (2) und der Gehäuse­ zunge (6) entlang der Krümmung (7) über die Gehäusebrei­ te (B) im wesentlichen gleich ist.

4. Radiallüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzeste Abstand zwischen dem Außendurchmesser des Trommelläufers (2) und dem Gehäuse (3) im Bereich der Krümmung (7) liegt.

5. Radiallüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzeste Abstand zwischen dem Außendurchmesser des Trommelläufers (2) und dem Gehäuse (3) in Laufrichtung nach dem Bereich der Krümmung (7) der Gehäusezunge liegt und daß ein keilförmiger Raum (10) zwischen der Zunge und der Stelle des kürzesten Ab­ stands ausgebildet ist.

6. Radiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Fördermediums im Bereich der Gehäusezunge (6) wieder dem Saugraum zugeführt wird.