DE19955955A1

DE19955955A1 - Side channel machine e.g. high power fan

Info

Publication number: DE19955955A1
Application number: DE1999155955
Authority: DE
Inventors: Rudi Dittmar; Manfred Balling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-06-13

Abstract

The side channel machine has at least one rotor wheel having a carrier ring (1) provided with a number of peripheral rotor vanes (2) contained within a side channel, each having front and rear surfaces and a side flank (3) facing the side channel, which projects forwards from the centre of the rotor blade relative to the rotation direction. The radially outer part of the rotor blade front face is inclined in the rotation direction to form an angle of less than 90 degrees between the extension of the rotor blade outer part and the tangent to the envelope curve of the rotor blade outer edges.

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.The invention relates to a side channel machine with mind least one rotatably attached in the housing of the side channel machine arranged impeller, which has a hub part, on the Au outer circumference blades arranged in the circumferential direction find that are in a side channel, each Shovel has a front of the shovel and a back of the shovel has and the front of the blade in the direction of rotation Impeller points.

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.A side channel machine is known from DE 42 21 69I C2, the one rotatably arranged in a housing of the machine Impeller that has a disc-shaped hub part has a blade ring arranged on its outer circumference.

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.To improve performance and improve us efficiency of a generic side channel machine many attempts have been made. Doing it has been shown that u. a. in the blade geometry reserves available. So z. B. inclined blades.

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.From DE 41 01 027 C2 it is an impeller for one side channel blower known, in which the blade edges as narrower Web are formed, with one at the bottom of the web Slant joins, which is at the back of the shovel, in motion seen from the direction. It becomes a we increase in efficiency of the blower and an increase in volume electricity. The Festig is reduced by the bridge speed especially in the edge areas of the blade.

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.The object of the invention is therefore in conventional side channel machines contribute to the volume flow constant pressure difference across the side channel machine increase without the power requirement of the side channel machine to increase. The design changes should limit to the blades.

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.The solution to the problem is achieved in that we at least one blade flank facing the side channel leads in the direction of rotation towards the center of this blade, and that at least the part pointing radially outwards the front of the blade tilts in the direction of rotation, so that an angle β by an imaginary extension of the plane outside the front of the bucket and a tangentia live formed on the envelope of the outer edges of the blade is less than 90 °.

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.This results in the same dimensions of the housing ses the side channel machine and the impeller a significant Increase in volume flow with constant pressure difference between the inlet and outlet side. Compared to conventional ones Impellers is therefore a constant volume flow Possible to reduce the number of blades. This reduces also the noise emission of the side channel machine in operation. In addition, the gas heating between suction and Pressure side, so that any after-cooling units are saved or can be dimensioned smaller.

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.Due to the changed blade geometry, the me mechanical strength of the blades of the impeller improved. The improvements of the side channel machine in terms of their The characteristic curve is therefore changed by changing the blade shape achieved. All parts of the pages used so far duct machine can be used unchanged.

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. The cross section of the blade back is advantageously Profiles perpendicular to the blade longitudinal axis at least one Part of the blade height is round or polygonal. In order to such a blade can be compared to conventional ones Manufacture blades more cheaply and is the operation of the Side channel machine fluidically adapted.

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.In a further embodiment of the invention, the Blade flanks in their rear extension a win angle greater than 90 °. This angle has proven to be through experiments particularly favorable in terms of flow technology, because the medium to be pumped almost unhindered in the following Bucket space can enter. This allows the blade spacing compared to conventional side channel machines the.

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:The invention and further advantageous configurations of the Invention according to the features of the subclaims will follow the with reference to schematically illustrated embodiments in the drawing explained in more detail. In it show:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer prinzpiellen An ordnung zweier Schaufeln eines Laufrades, Fig. 1 is a perspective view of a prinzpiellen an arrangement, two blades of an impeller,

Fig. 2 die Seitenansicht eines Laufrades, Fig. 2 shows the side view of an impeller,

Fig. 3 einen Querschnitt der Schaufeln, Fig. 3 shows a cross-section of the blades,

Fig. 4 einen Schnitt entlang einer Schaufellängsachse, Fig. 4 shows a section along a blade longitudinal axis,

Fig. 5 mögliche Schaufelformen in Seitenansicht, Fig. 5 possible blade shapes in side view,

Fig. 6 mögliche Schaufelprofile im Querschnitt. Fig. 6 possible blade profiles in cross section.

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. 1 shows a perspective view of a support ring 1 as a radial extension of a hub part of an impeller, not shown, of a side channel machine. The support ring 1 is exemplarily equipped with only two blades 2 for reasons of clarity. The blades 2 are each provided in the direction of rotation of the impeller with two leading edges 3 with respect to the blade base 4 , each of which faces a side channel of a double-flow side channel machine. By the angle β, which results from the intersection of a plane, which results as an extension in the outer region of the blade front and a tangential plane to the envelope of the outer edges of the blade 2 , a scoop-like blade front is formed. The back of the blade 5 is here, for example, triangular, where the center of the triangle on the support ring 1 is arranged. The support ring 1 itself is rounded at the abutting edges to the blades 2 in order to counteract the flow in the operation of the side channel machine as little resistance as possible.

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. 2 shows the side view of a support ring 1 , in which the two blades 2 and their blade base 4 are shown schematically. The blade base 4 is flat or round Lich. The surfaces of the blade front that delimit it are flat and / or rounded. The bevel of the support ring 1 to the blade center, in particular to the blade back part 5 is hyperbolic. The outer edges of the blades 2 move on an indicated envelope circle 6th

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. Fig. 3 shows the section III-III with two differently formed blades 2 , which are arranged on the, not shown, support ring 1 . The flanks 3 are designed in such a way that flows for the subsequent blade space are impaired as little as possible. The blade backs 5 are triangular, so that the tip of the triangle runs in the center line or the apex of the support ring 1 . The blade base 4 is formed as a plane which extends at least in sections perpendicular to the apex of the support ring 1 . The radially outermost blade leading edge is almost flush with the flanks 3 .

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.The leading flanks 3 of the blades 2 form an obtuse angle at their abutment, which is arranged centrally on the support ring 1 . The blade base 4 is designed as a plane perpendicular to the support ring 1 or rounded, the transition to the radially outermost blade leading edge being stepped or continuous with a prescribed radius.

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. 4 shows a longitudinal section of the support ring 1 along the blade longitudinal axis of the internal profile of the blade contour in the central region. The transition between the show felgrund 4 and the radially outermost blade leading edge ste tig is formed with a predetermined radius. The abutting edge of the flanks 3 on the back 5 of the blade extends radially.

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. 5 shows possible blade shapes, all of which have a predetermined angle β. The side view of the blade shapes can have both a curved blade contour, an inclined blade or other types of blade shapes.

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. Fig. 6 shows possible blade profiles in which the blade base 4 is designed essentially as a triangular or rounded plane. Of course, combinations of this configuration of the blade base 4 are also possible.

Aufgrund der schöpfähnlich ausgebildeten Schaufelvorderseite läßt bei konstanter Druckdifferenz der geförderte Volumen strom erhöhen.Due to the scoop-like front of the bucket leaves the delivered volume at constant pressure difference increase current.

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.Likewise, Fig. 6 shows some possible designs of the blade back which can be polygonal, triangular or rounded. The leading flanks 3 of the blades 2 do not run essentially parallel to the support ring 1 .

Claims

1. side channel machine with at least one in the housing of the side channel machine rotatably arranged impeller, which has a hub part, on the outer circumference in the circumferential direction arranged blades ( 2 ) are located in egg nem side channel, each blade ( 2 ) a blade front and has a blade rear side ( 5 ) and the blade front side points in the direction of rotation of the impeller, characterized in that at least one blade flank ( 3 ) facing the side channel rushes in the direction of rotation with respect to the center of this blade ( 2 ), and that at least the radially outward-facing part of the front of the blade tilts in the direction of rotation, so that an angle β, which is formed by an imaginary extension of the plane in the outer region of the front of the blade and a tential plane to the envelope of the outer edges of the blade ( 2 ), is less than 90 °.

2. Side channel machine according to claim 1, characterized characterized that with respect to the impeller axial course of the blade back profile at least over one Part of the blade height is round or polygonal.

3. Side channel machine according to claim 2, characterized in that the angle of the blade flanges ( 3 ) included in imaginary extension in the region of the blade back profile is greater than or equal to 90 °.

4. Side channel machine according to claim 1 or 2, characterized in that at least the Schaufelrük kenprofils each have a blade ( 2 ) with respect to a plane determined by the blade center is symmetrical.

5. side channel machine according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the radial outer region of the blade ( 2 ) between the blade front and blade rear is flat.

6. Side channel machine according to claim 5, characterized in that the area between the front of the blade and the rear of the blade ( 5 ) forms a tangent with respect to the envelope of the outer edges of the blade.

7. Side channel machine according to one or more of the previous existing claims, characterized net that the side channel machine trained double flow is.