DE19955955A1 - Seitenkanalmaschine - Google Patents

Abstract

Um eine Leistungssteigerung einer Seitenkanalmaschine zu erhalten, wird eine Seitenkanalmaschine vorgeschlagen mit mindestens einem im Gehäuse der Seitenkanalmaschine drehbar angeordneten Laufrad, das einen Nabenteil aufweist, an dessen Außenumfang sich in Umfangsrichtung angeordnete Schaufeln befinden, die sich in einem Seitenkanal befinden, wobei jede Schaufel eine Schaufelvorderseite und eine Schaufelrückseite aufweist und die Schaufelvorderseite in Drehrichtung des Laufrades weist, wobei wenigstens eine dem Seitenkanal zugewandte Schaufelflanke bezüglich der Mitte dieser Schaufel in Drehrichtung voreilt, und daß sich zumindest der radial nach außen weisende Teil der Schaufelvorderseite sich in Drehrichtung neigt, so daß ein Winkel beta, der durch eine gedachte Verlängerung der Ebene im Außenbereich der Schaufelvorderseite und einer Tangentialebene an die Hüllkurve der Außenkanten der Schaufel gebildet ist, kleiner 90 DEG ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Seitenkanalmaschine mit minde­ stens einem im Gehäuse der Seitenkanalmaschine drehbar ange­ ordneten Laufrad, das einen Nabenteil aufweist, an dessen Au­ ßenumfang sich in Umfangsrichtung angeordnete Schaufeln be­ finden, die sich in einem Seitenkanal befinden, wobei jede Schaufel eine Schaufelvorderseite und eine Schaufelrückseite aufweist und die Schaufelvorderseite in Drehrichtung des Laufrades weist.

Aus der DE 42 21 69I C2 ist eine Seitenkanalmaschine bekannt, die ein in einem Gehäuse der Maschine drehbar angeordneten Laufrad aufweist, das einen scheibenförmigen Nabenteil mit einem an dessen Außenumfang angeordneten Schaufelkranz hat.

Um eine Leistungssteigerung sowie eine Verbesserung des Wir­ kungsgrades einer gattungsgemäßen Seitenkanalmaschinen zu er­ reichen, sind viele Versuche unternommen worden. Dabei hat sich sich gezeigt, daß u. a. in der Schaufelgeometrie Reserven vorhanden sind. So werden z. B. Schaufeln schräg gestellt.

Es ist aus der DE 41 O1 027 C2 ein Laufrad für ein Seiten­ kanalgebläse bekannt, bei dem die Schaufelkanten als schmaler Steg ausgebildet sind, wobei sich am Grunde des Stegs eine Schräge anschließt, die sich am Rücken der Schaufel, in Bewe­ gungsrichtung aus gesehen, befindet. Damit wird eine Wir­ kungsgradanhebung cles Gebläses und eine Erhöhung des Volumen­ stroms angestrebt. Durch den Steg reduziert sich die Festig­ keit insbesondere in den Randbereichen der Schaufel.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, bei herkömm­ lichen Seitenkanalmaschinen den geförderten Volumenstrom bei konstanter Druckdifferenz über der Seitenkanalmaschine zu er­ höhen, ohne den Leistungsbedarf der Seitenkanalmaschine damit zu erhöhen. Dabei sollen sich die konstruktiven Änderungen auf die Schaufeln begrenzen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, daß we­ nigstens eine dem Seitenkanal zugewandte Schaufelflanke be­ züglich der Mitte dieser Schaufel in Drehrichtung voreilt, und daß sich zumindest der radial nach außen weisende Teil der Schaufelvorderseite sich in Drehrichtung neigt, so daß ein Winkel β, der durch eine gedachte Verlängerung der Ebene im Außenbereich der Schaufelvorderseite und einer Tangentia­ lebene an die Hüllkurve der Außenkanten der Schaufel gebildet ist, kleiner 90° ist.

Damit stellt sich bei gleichbleibenden Abmessungen des Gehäu­ ses der Seitenkanalmaschine und des Laufrads eine erhebliche Steigerung des Volumenstroms bei konstanter Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslaßseite ein. Gegenüber herkömmlichen Laufrädern ist somit bei gleichbleibendem Volumenstrom eine Reduzierung der Schaufelzahl möglich. Damit reduziert sich auch die Geräuschemission der Seitenkanalmaschine im Betrieb. Außerdem reduziert sich die Gaserwärmung zwischen Saug- und Druckseite, so daß eventuelle Nachkühleinheiten eingespart bzw. geringer dimensioniert werden können.

Durch die geänderte Schaufelgeometrie wird außerdem die me­ chanische Festigkeit der Schaufeln des Laufrads verbessert. Die Verbesserungen der Seitenkanalmaschine bezüglich ihrer Kennlinie werden somit allein durch eine geänderte Schaufel­ form erreicht. Sämtliche bisher verwendeten Teile der Seiten­ kanalmaschine können unverändert eingesetzt werden.

Vorteilhafterweise wird der Querschnitt des Schaufelrücken­ profils senkrecht zur Schaufellängsachse zumindest über einen Teil der Schaufelhöhe rund oder mehreckig ausgebildet. Damit läßt sich eine derartige Schaufel gegenüber herkömmlichen Schaufeln kostengünstiger herstellen und ist dem Betrieb der Seitenkanalmaschine strömungstechnisch angepaßt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung schließen die Schaufelflanken in ihrer rückwärtigen Verlängerung einen Win­ kel größer 90° ein. Dieser Winkel hat sich durch Versuche als besonders strömungstechnisch günstig herausgestellt, da das zu fördernde Medium nahezu ungehindert in den nachfolgenden Schaufelraum eintreten kann. Damit kann der Schaufelabstand gegenüber herkömmlichen Seitenkanalmaschinen reduziert wer­ den.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmale der Unteransprüche werden im folgen­ den anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer prinzpiellen An­ ordnung zweier Schaufeln eines Laufrades,

Fig. 2 die Seitenansicht eines Laufrades,

Fig. 3 einen Querschnitt der Schaufeln,

Fig. 4 einen Schnitt entlang einer Schaufellängsachse,

Fig. 5 mögliche Schaufelformen in Seitenansicht,

Fig. 6 mögliche Schaufelprofile im Querschnitt.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Tragring 1 als radiale Verlängerung eines Nabenteils eines nicht näher dargestellten Laufrades einer Seitenkanalmaschine. Der Trag­ ring 1 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit beispielhaft mit nur zwei Schaufeln 2 bestückt. Die Schaufeln 2 sind jeweils in Drehrichtung des Laufrades mit zwei bzgl. des Schaufel­ grundes 4 voreilenden Flanken 3 versehen, die jeweils einem Seitenkanal einer zweiflutigen Seitenkanalmaschine zugewandt sind. Durch den Winkel β, der sich durch den Schnitt einer Ebene, die sich als Verlängerung im Außenbereich der Schau­ felvorderseite und einer Tangentialebene an die Hüllkurve der Außenkanten der Schaufel 2 ergibt, stellt sich eine schöpf­ ähnlich ausgebildet Schaufelvorderseite ein. Die Schaufel­ rückseite 5 ist hier beispielhaft dreieckig ausgebildet, wo­ bei die Spitze des Dreiecks auf dem Tragring 1 mittig ange­ ordnet ist. Der Tragring 1 selbst ist an den Stoßkanten zu den Schaufeln 2 rundlich ausgebildet, um der Strömung im Be­ trieb der Seitenkanalmaschine möglichst wenig Widerstand ent­ gegenzusetzen.

Fig. 2 zeigt die Seitenansicht eines Tragrings 1, bei der die beiden Schaufeln 2 und deren Schaufelgrund 4 schematisch dar­ gestellt sind. Der Schaufelgrund 4 ist dabei eben oder rund­ lich ausgeführt. Die ihn begrenzenden Flächen der Schaufel­ vorderseite sind eben und/oder rundlich ausgeführt. Dabei ist die Anschrägung des Tragrings 1 zur Schaufelmitte, insbeson­ dere zum Schaufelrückenteil 5 hyperbolisch ausgebildet. Die Außenkanten der Schaufeln 2 bewegen sich auf einem angedeute­ ten Hüllkreis 6.

Fig. 3 zeigt den Schnitt III-III mit zwei unterschiedlich aus­ gebildete Schaufeln 2, die auf dem, nicht näher dargestell­ ten, Tragring 1 angeordnet sind. Die Flanken 3 sind derart gestaltet, daß Strömungen für den nachfolgenden Schaufelraum möglichst wenig beeinträchtigt werden. Die Schaufelrücken 5 sind dreieckförmig ausgebildet, so daß die Spitze des Drei­ ecks in der Mittellinie bzw. dem Scheitel des Tragrings 1 verläuft. Der Schaufelgrund 4 ist als Ebene ausgebildet, die zumindest abschnittsweise senkrecht zum Scheitel des Trag­ rings 1 verläuft. Die radial äußerste Schaufelvorderkante schließt mit den Flanken 3 nahezu bündig ab.

Die voreilenden Flanken 3 der Schaufeln 2 bilden einen stump­ fen Winkel an ihrer Stoßstelle, die mittig auf dem Tragring 1 angeordnet ist. Der Schaufelgrund 4 ist als Ebene senkrecht zum Tragring 1 oder rundlich ausgebildet, wobei der übergang zur radial äußersten Schaufelvorderkante stufig oder stetig mit einem vorgeschriebenen Radius verläuft.

Fig. 4 zeigt in einem Längsschnitt des Tragrings 1 entlang der Schaufellängsachse den internen Verlauf der Schaufelkontur im mittigen Bereich. Dabei ist der Übergang zwischen dem Schau­ felgrund 4 und der radial äußersten Schaufelvorderkante ste­ tig mit einem vorgegebenen Radius ausgebildet. Die Stoßkante der Flanken 3 auf der Schaufelrückseite 5 verläuft radial.

Fig. 5 zeigt mögliche Schaufelformen, die alle einen vorgege­ benen Winkel β aufweisen. Die Schaufelformen in Seitenansicht können sowohl eine gebogene Schaufelkontur, eine schrägge­ stellte Schaufel oder andersgeartete Schaufelformen aufwei­ sen.

Fig. 6 zeigt mögliche Schaufelprofile, bei denen der Schaufel­ grund 4 im wesentlichen als Ebene dreieckförmig oder rundlich ausgeführt ist. Selbstverständlich sind auch Kombinationen dieser Ausgestaltung des Schaufelgrundes 4 möglich.

Aufgrund der schöpfähnlich ausgebildeten Schaufelvorderseite läßt bei konstanter Druckdifferenz der geförderte Volumen­ strom erhöhen.

Ebenso zeigt Fig. 6 einige mögliche Ausbildungen des Schaufel­ rückens der mehreckig, dreieckig oder rundlich verlaufen kann. Die voreilenden Flanken 3 der Schaufeln 2 verlaufen im wesentlichen nicht parallel zum Tragring 1.

Claims (7)

1. Seitenkanalmaschine mit mindestens einem im Gehäuse der Seitenkanalmaschine drehbar angeordneten Laufrad, das einen Nabenteil aufweist, an dessen Außenumfang sich in Umfangs­ richtung angeordnete Schaufeln (2) befinden, die sich in ei­ nem Seitenkanal befinden, wobei jede Schaufel (2) eine Schau­ felvorderseite und eine Schaufelrückseite (5) aufweist und die Schaufelvorderseite in Drehrichtung des Laufrades weist, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­ stens eine dem Seitenkanal zugewandte Schaufelflanke (3) be­ züglich der Mitte dieser Schaufel (2) in Drehrichtung vor­ eilt, und daß sich zumindest der radial nach außen weisende Teil der Schaufelvorderseite sich in Drehrichtung neigt, so daß ein Winkel β, der durch eine gedachte Verlängerung der Ebene im Außenbereich der Schaufelvorderseite und einer Tan­ gentialebene an die Hüllkurve der Außenkanten der Schaufel (2) gebildet ist, kleiner 90° ist.

2. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bzgl. des Laufrades axiale Verlauf des Schaufelrückenprofils zumindest über einem Teil der Schaufelhöhe rund oder mehreckig ausgebildet ist.

3. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Schaufelflan­ ken (3) in gedachter Verlängerung eingeschlossene Winkel im Bereich des Schaufelrückenprofils größer oder gleich 90° ist.

4. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Schaufelrük­ kenprofils jeweils einer Schaufel (2) bzgl. einer durch die Schaufelmitten bestimmten Ebene symmetrisch ausgebildet ist.

5. Seitenkanalmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Außenbereich der Schaufel (2) zwischen Schaufel­ vorderseite und Schaufelrückseite eben ausgebildet ist.

6. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen Schaufelvorderseite und Schaufelrückseite (5) eine Tangentia­ lebene bzgl. der Hüllkurve der Schaufelaußenkanten bildet.

7. Seitenkanalmaschine nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Seitenkanalmaschine zweiflutig ausgebildet ist.