DE1986618U

DE1986618U - Axialventilator.

Info

Publication number: DE1986618U
Application number: DES50339U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-09-29
Filing date: 1964-09-29
Publication date: 1968-06-06

Description

P.A.t9i612*-2At)

SIEMERS- SCHUCKERTWEHKB.'.; Erlangen, den 28. ".64 ' . '. ' Aktiengesellschaft ' Werner-von-Siemens-Str. 50

PIA 64/1669 PLA 9/130/865

Axialventilator

Die Erfindung bezieht sich auf einen geräuscharmen Axialventilator.

In vielen Fällen entstehen beim Betrieb von Axialventilatoren hohe Verluste und zusätzliche Geräusche, weil das Anbringen einer Einlaufdüse vor dem eigentlichen zylindrischen Ventilator-

- 1 - ■'■■■■; Hu/Stä

PIA 64/1669

gehäuse, die eine wirbelfreie und geräuscharme Anströmung des Axialflügelrades zuläßt, aus Platzgründen nicht möglich ist. Flügelräder von Heizungsventilatoren beispielsweise werden meist in ein Gehäuse eingesetzt, das an der Anströmseite die Form des stumpf abgeschnittenen Rohres aufweist, mit der Folge, daß hohe Wirbelverluste und starke zusätzliche Geräusche auftreten. Es ist bereits der Versuch unternommen worden, die Anströmverhältnisse dadurch zu verbessern, daß, wie in Figur 1 dargestellt ist, das Gehäuse auf der Anströmseite mit einem zylinderförmigen Wulst mit kleinerer lichter Weite als der übrige Gehäuseteil versehen ist und das Flügelrad, von der Anströmseite aus gesehen, hinter diesem Wulst angebracht ist. Aber auch mit dieser Einbauform ist eine wirbelfreie Anströmung noch nicht erreicht worden. Außerdem entstehen hohe Spaltverluste und infolge der großen Strahlkontraktion auch ,starke Ablösungserscheinungen, die einen schlechten Wirkungsgrad bewirken, sowie eine zusätzliche Geräuschquelle darstellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen raumsparenden und geräuscharmen Axialventilator zu schaffen, der diese Nachteile beseitigt und bei dem das Flügelrad derart angeordnet ist, daß trotz flacher Gehäusebauweise, die Wirkung einer guten Einlaufduse erreicht, also eine wirbelfreie und geräuscharme Anströmung des Flügelrades erzielt wird. In Weiterbildung der Erfindung soll das Flügelrad so aufgebaut sein, daß es einen hohen statischen Druck erzeugt und zwar in einem Gebiet der p-v-Kennlinie, in dem bei gutem Wirkungsgrad Ablösungserscheinungen noch nicht auftreten.

- 2 - Hu/Stä

PLA 64/166.9.';.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Ziele durch ein Flügelrad erreicht, dessen Flügel auf der Anströmseite an der Flügelspitze 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 erweitert, 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 Brück durch eine radiale Abströmungskomponente es entsteht durch die Gehäuseerweiterung hinter dem zylinderförmigen Einführungswulst 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 Ifabenumfang angeordnet, daß sie sich, in axialer Richtung gesehen, über die gesamte Flügellänge nicht übersehneiden. Um eine hohe Förderleistung bei gutem Wirkungsgrad zu erzielen,

.-..;■ ■:..'■ - 3 - .... : Hu/Stä

; PIA 64/1669

sind günstigerweise die Flügel kreisbogenförmig profiliert, mit veränderlicher Wölbung von der Flügelwurzel bis zur Flügelspitze. Für 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 iiabenmittelpunktes herangeführt.

Ausführungsbeispiele 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 zylinderförmigen 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-IV.

■ - ■ ■ j

Fig. 5a, 5b und 5c zeigen Profilschnitte eines Flügels in Höhe der Flügelspitze, der Flügelmitte und der Flügelwurzel.

. _r- 4 - Hu/Ptä

■ PLA 64/1669

Pig. 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 zyiinderförmigen Wulst 3 an der Anströmseite. Durch den relativ großen Spalt 4 und die übergangslose Erweiterung des Gehäuses entstehen an den Flügelspitzen starke Wirbelbildungen, die den Wirkungsgrad des Axialflügelrades 1 herabsetzen und eine zusätzliche Geräuschquelle darstellen. Der Verlauf der Strömungslinien ist durch die Pfeile S schematisch angedeutet. Die Strahlkontraktion an der Anströmseite des Ventilators ist groß, weil wegen des Fehlens einer geeigneten Einlaufdüse die Strömungsführung ungünstig ist. Damit kommt es im Axialflügelrad 1 zu Ablösungserscheinungen, die eine weitere störende Geräuschquelle darstellen und außerdem den Wirkungsgrad noch verschlechtern.

In den Figuren 2a und 2b wird dargestellt, wie durch den neuartigen Einbau des Axialflügelrades'5 in das Gehäuse 6, eine flache Gehäusebauweise erreicht werden kann, wobei trotz fehlender Einlaufdüse die Wirkung einer solchen erzielt wird. Die Flügel 7 sind auf der Anströmseite B an der Flügelspitze mit Ausnehmungen 8 versehen, in die der zylinderförmige Wulst des Gehäuses 6 hineinragt. Durch dieses Hereinziehen des Flügelrades 5 in den zylinderförmigen Wulst 9 an der Änströmseite B des Gehäuses 6 können nicht nur der Spalt und damit auch die

- 5 - - Hu/Stä

PLA 64/1669

Spaltverluste kleingehalten werden, sondern es wird insbesondere auch eine flache Gehäusebauweise erreicht. Ferner ist mit dieser Maßnahme eine gute axiale Führung der Strömung gegeben, mit der Folge, daß die Strahlkontraktion gering ist und somit Ablösungserscheinungen der Strömung am Flügelrad 5 kaum auftreten. Damit ist aber eine für die Geräuschbelästigung wesentliche, zusätzliche Geräuschquelle ausgeschaltet. Durch die Gehäusevergrößerung im anschließenden Flügelbereich wird die rein axiale Führung der Strömung aufgehoben und es wird somit ermöglicht, daß das angesaugte Medium mit einer radialen Komponente abströmen kann, was eine Druckerhöhung infolge der Fliehkraftwirkung ergibt. Diese Druckerhöhung durch die Fliehkraftwirkung kann durch die Verwendung eines Flügelrades 5 mit einer halbkugelförmig gewölbten Habe 10, wie in Figur 2b dargestellt ist, noch erhöht werden. Der Verlauf der Strömungslinien ist in schematischer Darstellung mit den Pfeilen S dargestellt .

In den Figuren 3 und 4 ist ein Axialflügelrad 5 dargestellt, wie es mit Vorteil gemäß Figur 2a in ein Gehäuse 6 eingebaut wird. Das Flügelrad 5 wird durch einen zeichnerisch nicht dargestellten Elektromotor in Richtung des Pfeiles A in Umdrehung gesetzt. Über den Umfang der Nabe 11 sind die Flügel 7 so angebracht, daß in Höhe der Flügelwurzeln 12 jeweils ein Abstand 15 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flügeln 7 verbleibt. Dieser Abstand 13 sollte mit Rücksicht auf eine wirtschaftliche Fertigungsweise eine Größe von einigen MiIIi--

.'■■■■- 6■ - : ■■.■.:■■- Hu/Stä

■';."■■ PLA 64/1669

metern nicht unterschreiten. Das -Nabenverhältnis d/D beträgt etwa 0,6. Für die Erzeugung hoher Drücke in Verbindung mit einem geräuscharmen Lauf hat sich ein Bereich des Nabenverhältnisses 0, 5 5fj d/D^ 0,6 5 als besonders vorteilhaft erwiesen. 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 5c 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 kreisbogenförmig profiliert (Radien Ra, Rb, Rc) mit veränderlichen Wölbungen (fa/ffa, fb/^b, fc//fc) 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 (ifa, fb, cc) von der Flügelwurzel 12 bis zur Flügelspitze 17 zunimmt oder zumindest nicht abnimmt. Ein solchermaßen an der Flügelspitze verbreiterter Flügel 7 weist gegenüber einem Flügel 7 mit gegen die Flügelspitze 17 hin abnehmender Flügelsehne den Vorteil auf,

- 7 - Hu/Stä

PLA 64/1669

daß er im Bereich höherer Drücke.einen zusätzlichen Druck- und Fördermengengewinn bringt. Das Flügelrad 5 (Fig. 3, 4, 6,7) mit einem Nabenverhältnis 0,55"S^- d/Dt?O,65 und mit zur Flügelspitze 17 hin vergrößerter Flügelsehne wird man immer dann mit Vorteil verwenden, wenn eine hohe statische Druckerzeugung gefordert ist. Falls nicht die Höhe der Druckerzeugung entscheidend ist, sondern allein der geräuscharme Lauf, so kann das Flügelrad 5 auch ohne die Konstruktionsmerkmale 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 herangeführt. Dadurch wird die Flügelfläche und somit auch die Förderleistung gegenüber dem Flügelrad nach Figur 3 und 4 noch vergrößert. Außerdem wird durch die halbkugelförmig gewölbte Nabe 10 die radiale Druckkomponente an der Abströmseite 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 Leistungsabgabe mit einer kleineren Umfangsgeschwindigkeit und somit noch geräuschärmer als das Vergleichsrad der Figuren 3 und 4 laufen kann. Ansonsten ist das Flügelrad 5 der Figuren 6 und 7 mit den gleichen Merkmalen versehen, wie das bereits weiter oben beschriebene, insbesondere sind die Merkmale hinsichtlich des Nabenver-

- 8 - Hu/Stä

PLA 64/1669

hältnisses, der Flügelverbreiterung zur Flügelspitze hin und der Flügelausnehmungen an der Flügelspitze unverändert.

Es hat sich als günstig herausgestellt, die Ausnehmungen 8 an der Flügelspitze 17 bei beiden dargestellten Flügelrädern 5 so auszuführen, daß die Länge £ der Ausnehmung 8 etwa der halben Flügelbreite an der Flügelspitze 17 und die Tiefe t der Ausnehmung 8 etwa 5 i° des Flügelraddurchmessers D entspricht.

7 Figuren

6 Patentansprüche

- 9.'.-- Hu/Stä

Claims

RA. 191 ßi2*-2.4.60 PLA 64/1669 .a ans ρ rü ehe

1. 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 Mediums 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. Flügelrad für den Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Nabendurchmesser/Flügelraddurchmesser (d/D) zur Erzielung eines hohen statischen Druckes etwa 0,6 und zur Erzielung einer größeren Fördermenge bei niederem statischen Druck etwa 0,4 beträgt.

3. Flügelrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (7) derart am Nabenumfang angeordinet sind, daß sie sich, in axialer Richtung gesehen, über die gesamte Flügellänge nicht überschneiden.

4. Flügel des Flügelrades nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Flügel (7) kreisbogenförmig profiliert sind mit veränderlicher Wölbung (f/(f) von der Flügelwurzel (12) bis zur Flügelspitze (17).

- 10- Hu/Stä

PLA 64/1669

5. Flügel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Flügelsehne von der Flügelwurzel (12) bis zur Flügelspitze (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.

- 11 - Hu/Stä