DE20001746U1

DE20001746U1 - Radial fan and nozzle for a radial fan

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Publication number: DE20001746U1
Application number: DE20001746U
Authority: DE
Original assignee: Ebm Werke GmbH and Co KG; Elektrobau Mulfingen and Co EBM GmbH
Current assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2010-02-02
Also published as: EP1122444B1; ATE291698T1; DE50105660D1; EP1122444A2; EP1122444A3

Abstract

The radial ventilator fan has a funnel shaped air inlet nozzle (1) for the entry of axial primary air flow (P) fed to a free blowing fan rotor (2) for radial discharge. The wall of the nozzle has a frusto-conical inflow section (3a) leading to a cylindrical central flow duct (4) on the suction side of the fan. A gap (5) for secondary air inflow is provided between the rotor and the inlet duct wall. An annular formation (6) is provided in the inlet so that the nozzle forms a boundary layer of the primary air flow causing an air flow mixing.

Description

M 5075 G/VIIIM 5075 G/VIII

ebm Werke GmbH & Co.
Bachmühle 2, D-74673 Mulfingenebm-Werke GmbH & Co.
Bachmühle 2, D-74673 Mulfingen

Radialventilator und Düse für einen RadialventilatorRadial fan and nozzle for a radial fan

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialventilator mit einer trichterförmigen Lufteinlaufdüse für den Eintritt eines axialen Primärluftstromes und mit einem den Primärluftstrom umlenkenden, einen radialen Luftstrom erzeugenden, insbesondere freiblasenden Laufrad, wobei die Wandung der Lufteinlaufdüse einen im wesentlichen kegelstumpfmantelförmig ausgebildeten Einströmabschnitt und einen sich in axialer Richtung an den Einströmabschnitt anschließenden, im wesentlichen zylindermantelförmigen, koaxial zu einer zentrischen Ansaugöffnung des Laufrades angeordneten Ausblasabschnitt aufweist und wobei sich zwischen dem Laufrad und der Wandung der Lufteinlaufdüse ein Spalt zum Einlaß eines Sekundärluftstromes befindet. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Düse mit den vorstehend für die Lufteinlaufdüse des Radialventilators genannten Merkmalen.The present invention relates to a radial fan with a funnel-shaped air inlet nozzle for the entry of an axial primary air flow and with an impeller that deflects the primary air flow and generates a radial air flow, in particular a free-blowing one, wherein the wall of the air inlet nozzle has an inflow section that is essentially truncated cone-shaped and an outflow section that is essentially cylindrical in shape and is arranged coaxially to a central intake opening of the impeller in the axial direction of the inflow section, and wherein there is a gap between the impeller and the wall of the air inlet nozzle for the inlet of a secondary air flow. The invention further relates to a nozzle with the features mentioned above for the air inlet nozzle of the radial fan.

Radialventilatoren der vorstehend genannten Art sind bekannt und beispielsweise in der Monografie "Ventilatoren" von L. Bommes; C. Kramer und H.U. Banzhaff (Expert-Verlag,Radial fans of the type mentioned above are known and are described, for example, in the monograph "Ventilators" by L. Bommes; C. Kramer and H.U. Banzhaff (Expert-Verlag,

Renningen, 1990), der DE-OS 14 03 081, der DE 29 40 773 Al, der DE 198 02 111 Al, der DE 199 03 359 Al und der EP 0 769 105 Bl beschrieben.Renningen, 1990), DE-OS 14 03 081, DE 29 40 773 Al, DE 198 02 111 Al, DE 199 03 359 Al and EP 0 769 105 Bl.

Die genannte Monografie enthält Hinweise zur Gestaltung des Radeinlaufs von Radialventilatoren (S. 214 ff.) . Es wird darauf hingewiesen, daß beim Entwurf eines Radialventilators dem Radeinlauf besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden müsse, da an dieser Stelle die Gefahr einer Strömungsablösung naturgemäß besonders groß sei. Um durch konstruktive Maßnahmen eine möglichst verlustarme Strömungsumlenkung der Luft von der axialen in die radiale Richtung zu erzielen, werden überkrümmte Düsen als optimal angesehen. Im Speziellen wird eine Umlenkkontur aus zwei zueinander versetzten Kreisbögen beschrieben, und zwar aus einem Kreisbogen an einer in bestimmter Weise an einem Lüftergehäuse angebrachten starren Einströmdüse, und aus einem Kreisbogen einer rotierenden Laufraddüse, die die Einströmdüse so überdeckt, daß sich die Tangenten an die Kreisbögen unter einem Winkel von etwa 40° derart schneiden, daß der Krümmungsbogen der Deckscheibe etwas mitgeschnitten wird. Hierdurch wird neben einer großen Unempfindlichkeit gegen Fertigungsungenauxgkeiten und Bauspiele in dem Spalt zum Einlaß des Sekundärluftstromes zwischen dem Lüfterlaufrad und der Wandung der Lufteinlaßdüse erreicht, daß der zunächst rasch abfallende statische Druck in der angesaugten Sekundärströmung hinter der engsten Stelle der Einströmdüse bis zum Spalt s wieder ansteigt, wodurch die Spaltdruckdifferenz und damit der Spaltverlust verringert werden. Da außerdem vom Spalt aus betrachtet die Rundung neu ansetzt, staut sich die Randströmung an dieser Stelle zunächst auf, um dann bis in die Schaufelkanäle des Lüfterrades hinein wieder beschleunigtThe above-mentioned monograph contains information on the design of the impeller inlet of radial fans (p. 214 ff.). It is pointed out that when designing a radial fan, particular attention must be paid to the impeller inlet, as the risk of flow separation is naturally particularly high at this point. In order to achieve a flow deflection of the air from the axial to the radial direction with as little loss as possible through design measures, curved nozzles are considered to be optimal. In particular, a deflection contour made up of two mutually offset circular arcs is described, namely a circular arc on a rigid inlet nozzle attached in a specific way to a fan housing, and a circular arc of a rotating impeller nozzle that covers the inlet nozzle in such a way that the tangents to the circular arcs intersect at an angle of around 40° in such a way that the curvature of the cover plate is also intersected somewhat. In addition to a high level of insensitivity to manufacturing inaccuracies and constructional play in the gap at the inlet of the secondary air flow between the fan impeller and the wall of the air inlet nozzle, this also means that the initially rapidly falling static pressure in the sucked-in secondary flow rises again behind the narrowest point of the inlet nozzle up to the gap s, thereby reducing the gap pressure difference and thus the gap loss. In addition, since the rounding starts anew when viewed from the gap, the edge flow initially builds up at this point and then accelerates again into the blade channels of the fan wheel.

zu werden. Dies soll die weitere Umlenkung begünstigen und eine gute Füllung der Kanäle gewährleisten. Derartige überkrümmte Düsen mit runder Umlenkkontur und Überdeckung des Spaltes, die hinsichtlich ihrer Druckzahl und ihres inneren Wirkungsgrades mit weiteren bekannten Radeinlaufgestaltungen, wie mit runder Umlenkkontur mit sich nicht überdeckendem Spalt und mit eckiger Umlenkontur mit sich nicht überdeckendem Spalt verglichen werden, zeigen zwar vergleichsweise sehr gute Leistungskennwerte, sind jedoch fertigungstechnisch nur mit erheblichem Aufwand herzustellen. This is intended to promote further deflection and ensure that the channels are well filled. Such curved nozzles with a round deflection contour and overlapping of the gap, which are compared in terms of their pressure coefficient and internal efficiency with other known wheel inlet designs, such as with a round deflection contour with a non-overlapping gap and with a square deflection contour with a non-overlapping gap, show comparatively very good performance characteristics, but are only manufactured with considerable effort.

In der DE-OS 14 03 081 wird ebenfalls ein Radialventilator oder eine Pumpe mit einer speziellen Eintrittsdüse und mit einem Laufrad mit nicht profilierten Schaufeln beschrieben, bei dem eine runde Umlenkkontur und Überdeckung des Spaltes zwischen Düse und Laufrad vorliegt, d.h. bei dem der Ausblasabschnitt der Eintrittsdüse in die Ansaugöffnung des Lüfterlaufrades hineinragt. Das Laufrad weist ein Verhältnis seines Eintrittsdurchmessers zu seinem Austrittsdurchmesser zwischen 0,45 und 0,63 auf. Im Hinblick auf eine gute Leistungscharakteristik des Lüfters werden ein besonderes Verhältnis des Ringquerschnittes im Schaufeleintritt zum kleinsten kreisförmigen Querschnitt der Eintrittsdüse und ein Wert des Schaufelwinkels vom Schaufeleintritt bis zum Schaufelaustritt im Bereich von 23° bis 27° als optimal angesehen.DE-OS 14 03 081 also describes a radial fan or pump with a special inlet nozzle and an impeller with non-profiled blades, in which there is a round deflection contour and coverage of the gap between nozzle and impeller, i.e. in which the discharge section of the inlet nozzle protrudes into the intake opening of the fan impeller. The impeller has a ratio of its inlet diameter to its outlet diameter of between 0.45 and 0.63. With regard to good performance characteristics of the fan, a special ratio of the ring cross-section at the blade inlet to the smallest circular cross-section of the inlet nozzle and a value of the blade angle from the blade inlet to the blade outlet in the range of 23° to 27° are considered optimal.

In der DE 29 40 773 Al wird ein Hochleistungs-Radialventilator beschrieben, der ein Spiralgehäuse mit einer seitlichen Einströmdüse und ein entsprechendes Laufrad oder eine saugseitig angeordnete Wand mit seitlicher Einströmdüse und frei ausblasendem Laufrad besitzt und dessen Laufrad Schau-DE 29 40 773 Al describes a high-performance radial fan which has a spiral casing with a lateral inlet nozzle and a corresponding impeller or a wall arranged on the suction side with a lateral inlet nozzle and a freely discharging impeller and whose impeller has a swirl-

fein, insbesondere nicht profilierte Schaufeln, z.B. Kreisbogen-Schaufeln, aufweist, wobei das Laufrad an der der Einströmdüse zugewandten Seite durch eine von oben nach unten und außen verlaufende Deckscheibe abgedeckt ist, deren Einlaßbereich mit dem kleinsten Durchmesser das zugewandte Ende der Einströmdüse überlappt und nach außen hin unter Freilassung eines Ringspaltes mit einer bestimmten Spaltweite überdeckt. Zur Optimierung der Leistungscharakteristik ist dabei vorgesehen, daß eine den Verlauf der Deckscheibe bestimmende, einen kreisbogenförmigen, parabolischen oder hyperbolischen Verlauf besitzende Kurve mit einem Radius oder mit mehreren Radien beschrieben ist, der bzw. die sich zum kleinsten Durchmesser des Einlaßbereichs der Abdeckscheibe (Einlaufdurchmesser) wie 0,21 0,3, vorzugsweise wie 0,225-0,280 zu 1 verhält bzw. verhalten. fine, in particular non-profiled blades, e.g. circular arc blades, the impeller being covered on the side facing the inlet nozzle by a cover plate running from top to bottom and outwards, the inlet area of which with the smallest diameter overlaps the facing end of the inlet nozzle and covers it towards the outside, leaving an annular gap with a certain gap width. In order to optimise the performance characteristics, it is provided that a curve determining the course of the cover plate, having a circular arc-shaped, parabolic or hyperbolic course, is described with a radius or with several radii which relates to the smallest diameter of the inlet area of the cover plate (inlet diameter) as 0.21 0.3, preferably as 0.225-0.280 to 1.

Insbesondere beim freiblasenden Einsatz von Radialrädern oder der Verwendung bei niedrigen Gegendrücken tritt bei Ventilatoren der eingangs genannten Art sehr oft ein hochfrequentes Geräusch auf, das als sogenanntes Düsenpfeifen bezeichnet wird. So besteht bei der Ventilatorauslegung neben der Leistungsoptimierung eine technische Aufgabe darin, die Lufteinlaufdüse so zu gestalten, daß diese Geräuschspitzen vermieden werden können. Diesem Zweck dienen die in der DE 198 02 111 Al, der DE 199 03 359 Al beschriebenen Zentrifugalgebläse.Particularly when radial impellers are used for free blowing or when they are used at low back pressures, fans of the type mentioned above often produce a high frequency noise, which is referred to as nozzle whistling. In addition to optimizing performance, a technical task when designing a fan is to design the air inlet nozzle in such a way that these noise peaks can be avoided. The centrifugal fans described in DE 198 02 111 Al and DE 199 03 359 Al serve this purpose.

Die DE 198 02 111 Al beschreibt ein Zentrifugalgebläse, bei dem der Außenumfang einer Ansaugöffnung außenseitig des Innenrandes einer Hauptschaufel und eine große Zahl von Nebenschaufeln in der Ansaugöffnung an einer der Hauptschaufel entsprechenden Stelle angeordnet sind. Die Neben-DE 198 02 111 A1 describes a centrifugal fan in which the outer circumference of an intake opening is arranged on the outside of the inner edge of a main blade and a large number of secondary blades are arranged in the intake opening at a location corresponding to the main blade.

schaufeln führen die von einem Außenbereich der Ansaugöffnung zu der Drehrichtung eines Zentrifugal-Mehrschaufellüfters strömende sekundäre Luft. Somit strömt die sekundäre Luft von der Nebenschaufel aus in glatter Weise zu der Hauptschaufel, wodurch die Sekundärluft-Strömungsmenge vergrößert und das Luftströmungsgeräusch verringert werden soll.blades guide the secondary air flowing from an outer region of the intake port to the rotating direction of a centrifugal multi-blade fan. Thus, the secondary air flows from the sub-blade to the main blade in a smooth manner, which is intended to increase the secondary air flow rate and reduce the air flow noise.

Die DE 199 03 359 Al betrifft eine Zentrifugal-Gebläseeinheit mit einem Schneckengehäuse zur Ausbildung eines Luftdurchlasses, einem Zentrifugallüfter mit mehreren Flügeln und einem Elektromotor zum Antreiben des Lüfters. Ein schalltrichterförmiger Abschnitt zum Bilden einer Ansaugöffnung erstreckt sich zu dem radial innengelegenen Ende des Lüfters, um einen Teil jedes Flügels abzudecken, und eine Wirbelwand (Deckscheibe) ist in den Flügeln so gebildet, daß ein erster Freiraum zwischen der Wirbelwand und einer Innenwand des Schneckengehäuses vorgesehen ist. Außerdem ist ein zweiter Freiraum, der mit dem ersten Freiraum in Verbindung steht, zwischen der Wirbelwand und einem Wandabschnitt gebildet, der sich ausgehend von dem schalltrichterförmigen Abschnitt zu einer oberen Wandoberfläche des Schneckengehäuses erstreckt, wodurch sich der Luftströmungswiderstand in einem durch die beiden Freiräume gebildeten Rückströmungsdurchlaß vergrößert. Insbesondere dann, wenn der Luftströmungswiderstand in einem Lüftungssystem einer Klimaanlage größer wird, soll dadurch eine Vergößerung der (sekundären) Ruckströmungsluftmenge und eine Wechselwirkung zwischen der Rückströmungsluft und der Ansaugluft verhindert werden, um das von der Gebläseeinheit erzeugte Geräusch zu dämpfen. In beiden Offenlegungsschriften geht es somit um Gebläseeinheiten, bei denen, um den Sekundärluft st rom und die dadurch ent-DE 199 03 359 A1 relates to a centrifugal blower unit with a screw housing for forming an air passage, a centrifugal fan with multiple blades and an electric motor for driving the fan. A bellows-shaped portion for forming an intake opening extends to the radially inner end of the fan to cover a part of each blade, and a swirl wall (cover plate) is formed in the blades so that a first clearance is provided between the swirl wall and an inner wall of the screw housing. In addition, a second clearance, which is connected to the first clearance, is formed between the swirl wall and a wall portion which extends from the bellows-shaped portion to an upper wall surface of the screw housing, whereby the air flow resistance in a return flow passage formed by the two clearances is increased. In particular, when the air flow resistance in a ventilation system of an air conditioning system increases, this is intended to prevent an increase in the (secondary) return air volume and an interaction between the return air and the intake air in order to dampen the noise generated by the blower unit. Both disclosure documents therefore concern blower units in which, in order to reduce the secondary air flow and the resulting

stehenden Geräusche zu verringern, unter anderem durch eine in Richtung der Deckscheibe gesickte Ansaugöffnung der Widerstand für die Spaltströmung vergrößert wird.In order to reduce the noise generated, the resistance for the gap flow is increased, among other things, by means of an intake opening beaded in the direction of the cover plate.

Der Gegenstand der EP O 769 105 Bl ist ein Einlaßtrichter für Zentrifugalgebläse, die ein Gebläserad mit einer Deckelplatte aufweisen, wobei sich der Einlaßtrichter in die Deckelplatte mit einem dazwischen angeordneten Spalt für Umwälzluft öffnet und der Einlaßtrichter mit einem konischen Einlaßteil versehen ist, welches sich zum Gebläserad hin verjüngt. Der Einlaßtrichter weist ein mit dem Einlaßteil verbundenes Mundstück auf. Innerhalb des Mundstücks ist durch das verjüngte Ende des Einlaßteils, welches zum Teil in das Mundstück eingeführt ist, ein kreisförmiger, am Schnittpunkt zwischen dem Einlaßteil und dem Mundstück des Einlaßtrichters angeordneter Rand gebildet, der als Flußführungsvorrichtung dient, die so ausgelegt ist, daß sie die Ablösung des Flusses von dem Einlaßteil des Trichters unter minimaler Beeinträchtigung des Flusses hervorbringt. In dem Patent geht es somit um eine strömungstechnisch und fertigungstechnisch möglichst günstige Einlaufdüse aus zwei Teilen. Je ein konischer Einlauftrichter und ein Mundstück werden strömungstechnisch optimiert in verschiedenen Varianten zusammengesetzt. Diese zweiteilige Ausführung weist gegenüber den vorbeschriebenen einteiligen Lufteinlaufdüsen den Nachteil eines zusätzlichen Montageschrittes auf.The subject of EP 0 769 105 B1 is an inlet funnel for centrifugal blowers which have a fan wheel with a cover plate, the inlet funnel opening into the cover plate with a gap arranged between them for circulating air and the inlet funnel being provided with a conical inlet part which tapers towards the fan wheel. The inlet funnel has a mouthpiece connected to the inlet part. Inside the mouthpiece, the tapered end of the inlet part, which is partially inserted into the mouthpiece, forms a circular edge arranged at the intersection between the inlet part and the mouthpiece of the inlet funnel, which serves as a flow guide device which is designed in such a way that it causes the flow to separate from the inlet part of the funnel with minimal impairment of the flow. The patent is therefore about an inlet nozzle made of two parts which is as favorable as possible in terms of flow technology and production technology. A conical inlet funnel and a mouthpiece are assembled in different variants to optimize flow. Compared to the previously described one-piece air inlet nozzles, this two-part design has the disadvantage of an additional assembly step.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik einen Radialventilator der gattungsgemäßen Art und eine entsprechende Düse zu schaffen, durch die bei geringem fertigungstechnischen Aufwand eine Geräuschentwicklung wirksamThe present invention is based on the object of creating, on the basis of the described prior art, a radial fan of the generic type and a corresponding nozzle, by means of which noise development can be effectively reduced with little manufacturing effort.

reduziert werden kann, ohne daß dabei nennenswerte Verluste bei der Luftleistung des Ventilators auftreten.can be reduced without causing any significant loss in the fan's air output.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wandung der Düse (Lufteinlaßdüse) am Umfang mindestens ein von einem dem Ausblasabschnitt abgewandten Rand des Einströmabschnittes beabstandetes Störungselement aufweist, durch das in der Düse (Lufteinlaßdüse) eine an ihrer Wandung befindliche Grenzschicht des Primärluftstromes infolge einer Luftdurchmischung verbreitert wird.According to the invention, this object is achieved in that the wall of the nozzle (air inlet nozzle) has at least one disturbance element on the circumference which is spaced from an edge of the inflow section facing away from the blow-out section and by means of which a boundary layer of the primary air flow located on the wall of the nozzle (air inlet nozzle) is widened as a result of air mixing.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Schall durch lokale Druckschwankungen im Luftstrom entsteht, die ihrerseits auf Ablösungserscheinungen oder starke Geschwindigkeit sänderungen des Luftstromes zurückzuführen sind. Die verbreiterte Grenzschicht an der Düsenwandung verursacht einen geringeren Geschwindigkeitsgradienten beim Ausgleich zwischen dem aus der Lufteinlaßdüse austretenden Primärstrom der Düse und dem im Spalt zwischen Düse und Laufrad austretenden Sekundärstrom. Der Geschwindigkeitsgradient hat einen direkten Einfluß auf die Schall-Leistung, da er proportional zu den Wechselwirkungskräften ist, die auf die Luftteilchen wirken. Diese Wechselwirkungskräfte auf die Luftteilchen sind wiederum proportional zur akustischen Leistung und somit zum Geräuschpegel. Wird also erfindungsgemäß die Breite des Übergangsbereichs zwischen den beiden Strömungen vergrößert, so stellt sich durch eine Verringerung des Geschwindigkeitsgradienten eine Reduktion beim Geräuschpegel des Düsenpfeifens ein. Erfindungsgmäß wird die Grenzschicht dabei auf der Düseninnenseite vergrößert, was der Tatsache Rechnung trägt, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Primärströmung bei Betriebszuständen in Richtung freiblasend größer ist als die Geschwindigkeit derThe invention is based on the knowledge that sound is caused by local pressure fluctuations in the air flow, which in turn are due to separation phenomena or strong changes in the speed of the air flow. The widened boundary layer on the nozzle wall causes a lower speed gradient when balancing the primary flow of the nozzle exiting the air inlet nozzle and the secondary flow exiting in the gap between the nozzle and the impeller. The speed gradient has a direct influence on the sound power, since it is proportional to the interaction forces acting on the air particles. These interaction forces on the air particles are in turn proportional to the acoustic power and thus to the noise level. If, according to the invention, the width of the transition area between the two flows is increased, a reduction in the noise level of the nozzle whistle occurs due to a reduction in the speed gradient. According to the invention, the boundary layer is enlarged on the inside of the nozzle, which takes into account the fact that the flow velocity of the primary flow in free-blowing operating conditions is greater than the velocity of the

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sekundären Spaltströmung.secondary gap flow.

Bei dem Störungselement, das sich in bevorzugter Ausführung der Erfindung in Umfangsrichtung der Wandung erstrecken kann, kann es sich beispielsweise um ein Zusatzteil oder in fertigungstechnisch besonders günstiger Ausführung - um eine Prägung, wie eine eingeprägte Sicke, handeln. Das Störungselement kann mit Vorteil so ausgeführt sein, daß die Lufteintrittsdüse als Ziehteil, das heißt ohne Hinterschnitte, sondern nur maximal mit - im Hinblick auf die Längsachse der Düse - zylinderförmigen Flächen der Wandung gefertigt werden kann. Die Teilekosten sind dadurch kaum höher als bei den bisher bekannten eingangs beschriebenen Düsen.The disturbance element, which in a preferred embodiment of the invention can extend in the circumferential direction of the wall, can be, for example, an additional part or, in a particularly advantageous embodiment in terms of manufacturing technology, an embossing such as an embossed bead. The disturbance element can advantageously be designed in such a way that the air inlet nozzle can be manufactured as a drawn part, i.e. without undercuts, but only with a maximum of cylindrical surfaces of the wall - with regard to the longitudinal axis of the nozzle. The part costs are therefore hardly higher than with the previously known nozzles described at the beginning.

Die Durchmischung und Grenzschichtverbreiterung können dabei - insbesondere im Falle eines Rücksprungs in der Wandung der Lufteinlaufdüse - durch eine infolge des Ansteigen des statischen Drucks in der Strömung verursachte Wirbelbildung des Primärluftstromes bewirkt werden oder kann - insbesondere im Falle eines Vorsprungs in der Wandung der Lufteinlaufdüse (bei Vorliegen einer durch eine sogenannte kritische Reynoldszahl gekennzeichneten kritischen Strömungsgeschwindigkeit) - durch den Umschlag einer laminaren Grenzschichtströmung in eine turbulente Grenzschichtströmung zustande kommen. Während es sich bei Wirbeln um eine um ein Zentrum kreisende Strömung handelt, die sich z.B. unter Ablösung der Grenzschicht von der Wandung ausbilden kann, wird unter Turbulenz eine Strömungsform verstanden, bei der der HauptStrombewegung zeitlich und räumlich ungeordnete Schwankungsbewegungen überlagert sind. Bei aufgeprägter fester Strömungsgeschwindigkeit kann die Breite einer turbulenten Grenzschicht bisThe mixing and boundary layer widening can be caused - particularly in the case of a recess in the wall of the air inlet nozzle - by the formation of vortices in the primary air flow caused by the increase in the static pressure in the flow or can be caused - particularly in the case of a projection in the wall of the air inlet nozzle (in the presence of a critical flow velocity characterized by a so-called critical Reynolds number) - by the transition from a laminar boundary layer flow to a turbulent boundary layer flow. Whilst vortices are a flow circling around a center, which can form, for example, when the boundary layer separates from the wall, turbulence is understood to be a flow form in which temporally and spatially disordered fluctuation movements are superimposed on the main flow movement. With an imposed fixed flow velocity, the width of a turbulent boundary layer can be up to

auf etwa das Dreifache der Breite einer laminaren Grenzschicht ansteigen. Ein weiterer Vorteil der Erzeugung einer turbulenten Grenzschicht besteht darin, daß eine Grenzschichtablösung des Primärluftstromes von der Wandung der Einströmdüse gehemmt wird. Da die Strömungsgeschwindigkeit des Primärluftstromes beim Durchtritt durch die Düse ansteigt, sollten die Abmessungen des die Luftdurchmischung und dadurch die Verbreiterung der Grenzschicht an der Düsenwandung verursachende Störungselementes in einem Maß, das dem Abstand des Störungselementes von dem dem Ausblasabschnitt abgewandten Rand des Einströmabschnittes entspricht, abnehmen. D.h. je näher das Störungselement am laufradseitigen Düsenende liegt, desto kleiner sollte es ausgeführt sein, um eine Wirkungsgradreduzierung zu vermeiden .to approximately three times the width of a laminar boundary layer. A further advantage of creating a turbulent boundary layer is that boundary layer separation of the primary air flow from the wall of the inlet nozzle is inhibited. Since the flow velocity of the primary air flow increases as it passes through the nozzle, the dimensions of the disturbance element causing the air mixing and thus the widening of the boundary layer on the nozzle wall should decrease by a degree that corresponds to the distance of the disturbance element from the edge of the inlet section facing away from the blow-out section. This means that the closer the disturbance element is to the impeller-side nozzle end, the smaller it should be in order to avoid a reduction in efficiency.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.Further advantageous features of the invention are contained in the subclaims and the following description.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail below using a preferred embodiment shown in the drawing.

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungswesentlichen Teile eines erfindungsgemäßen Radialventilators, einschließlich einer erfindungsgemäßen Düse,Fig. 1 is a perspective view of the essential parts of a radial fan according to the invention, including a nozzle according to the invention,

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten erfindungswesentlichen Teile eines erfindungsgemäßen Radialventilators,Fig. 2 is a side view of the parts of a radial fan according to the invention shown in Fig. 1,

Fig. 3 einen Fig. 2 entsprechenden Axialschnitt der erfindungswesentlichen Teile eines erfindungsgemäßen Radialventilators,Fig. 3 is an axial section corresponding to Fig. 2 of the parts essential to the invention of a radial fan according to the invention,

Fig. 4 eine in Fig. 3 mit IV bezeichnete Einzelheit in vergrößerter Darstellung.Fig. 4 shows a detail marked IV in Fig. 3 in an enlarged view.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel jeweils nur einmal beschrieben.In the various figures of the drawing, identical parts are always provided with the same reference symbols and are therefore usually described only once.

Wie zunächst Fig. 1 und 2 veranschaulichen, weist ein erfindungsgemäßer Radialventilator eine trichterförmige Lufteinlaufdüse 1 für den Eintritt eines axial (Achse X-X) gerichteten Primärluftstromes P und ein den Primärluftstrom P umlenkendes, einen radialen Luftstrom R erzeugendes freiblasendes Laufrad 2 auf. Die Wandung 3 der Lufteinlaßdüse 1 weist einen im wesentlichen kegelstumpfmantelförmig ausgebildeten Einströmabschnitt 3a und einen sich in axialer Richtung X-X an den Einströmabschnitt 3a einstückig anschließenden, im wesentlichen zylindermantelförmigen, koaxial zu einer zentrischen Ansaugöffnung 4 (vgl. Fig. 4) des Laufrades 2 angeordneten, insbesondere in die Ansaugöffnung 4 hineinragenden Ausblasabschnitt 3b auf. Zwischen dem Laufrad 2, insbesondere zwischen einer vorderen Deckscheibe 2a des Laufrades 2, und der Wandung 3, insbesondere ihres Einströmabschnittes 3b, der Lufteinlaßdüse 1 befindet sich ein Spalt 5 zum Einlaß eines Sekundärluftstromes S, dessen Darstellung insbesondere Fig. 4 deutlich zu entnehmen ist.As initially illustrated in Fig. 1 and 2, a radial fan according to the invention has a funnel-shaped air inlet nozzle 1 for the entry of an axially directed primary air flow P (axis X-X) and a free-blowing impeller 2 which deflects the primary air flow P and generates a radial air flow R. The wall 3 of the air inlet nozzle 1 has an inflow section 3a which is essentially truncated cone-shaped and an exhaust section 3b which is integrally connected to the inflow section 3a in the axial direction X-X, is essentially cylindrical in shape and is arranged coaxially to a central intake opening 4 (cf. Fig. 4) of the impeller 2 and in particular protrudes into the intake opening 4. Between the impeller 2, in particular between a front cover disk 2a of the impeller 2, and the wall 3, in particular its inflow section 3b, of the air inlet nozzle 1 there is a gap 5 for the inlet of a secondary air flow S, the illustration of which can be clearly seen in particular in Fig. 4.

Während die Lufteinlaßdüse 1 fest montiert ist, führt das Laufrad 2 - beispielsweise angetrieben durch einen nichtWhile the air inlet nozzle 1 is fixed, the impeller 2 - driven, for example, by a non-

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dargestellten Elektromotor - zu Erzeugung der verschiedenen Luftströme P, S, R mit Hilfe von zwischen der vorderen Deckscheibe 2a und einer hinteren Deckscheibe 2b angeordneten Schaufeln 2c eine rotatorische Bewegung um die Achse X-X aus.The electric motor shown in FIG. 1 performs a rotary movement about the axis X-X by means of blades 2c arranged between the front cover plate 2a and a rear cover plate 2b to generate the various air flows P, S, R.

Die Wandung 3 der Lufteinlaßdüse 1 weist erfindungsgemäß am Umfang mindestens ein von einem dem Ausblasabschnitt 3b abgewandten {nicht näher bezeichnetem) Rand des Einströmabschnittes 3a beabstandetes Störungselement 6a auf, durch das in der Lufteinlaßdüse 1 eine an ihrer Wandung 3 befindliche Grenzschicht, in der in zentrifugaler Richtung ein Geschwindigkeitsabfall des Primärluftstromes P erfolgt, infolge einer Luftdurchmischung verbreitert wird. Das Störungselement 6a befindet sich dabei im Bereich des Einströmabschnittes 3a der Düsenwandung 3. Durch die gegenüber einer ungestörten Strömung verbreiterte Grenzschicht wird vorteilhafterweise eine Geräuschreduzierung des Düsenpfeifens ohne nennenswerte Auswirkung auf die Luftleistung des Ventilators erreicht, da der Gradient des zentrifugalen Geschwindigkeitsabfalls verringert und so nachfolgend im Bereich des Laufrades 2 auch die Breite eines Übergangsbereichs (Turbulenzgebiet) zwischen der primären Strömung P und der sekundären Strömung S vergrößert wird.According to the invention, the wall 3 of the air inlet nozzle 1 has at least one disturbance element 6a on the circumference, which is spaced from an edge of the inflow section 3a facing away from the blow-out section 3b (not specified in more detail), by means of which a boundary layer located on the wall 3 of the air inlet nozzle 1, in which a drop in speed of the primary air flow P occurs in the centrifugal direction, is widened as a result of air mixing. The disturbance element 6a is located in the area of the inflow section 3a of the nozzle wall 3. The boundary layer, which is widened compared to an undisturbed flow, advantageously reduces the noise of the nozzle whistling without any significant effect on the air output of the fan, since the gradient of the centrifugal drop in speed is reduced and the width of a transition region (turbulence region) between the primary flow P and the secondary flow S is subsequently increased in the area of the impeller 2.

Ein zweites Störungselement 6b mit gleicher Wirkung befindet sich im Bereich des Ausblasabschnittes 3b der Düsenwandung 3 . Sowohl das erste Störungselement 6a als auch das zweite Störungselement 6b erstrecken sich in Umfangsrichtung der Wandung 3 und sind in fertigungstechnisch einfacher Weise als Prägungen (Sicken) ausgebildet.A second disturbance element 6b with the same effect is located in the area of the blow-out section 3b of the nozzle wall 3. Both the first disturbance element 6a and the second disturbance element 6b extend in the circumferential direction of the wall 3 and are designed as embossings (beads) in a manner that is simple to manufacture.

In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann das jeweilige Störungselement 6a, 6b auch durch einzelne, in Umfangsrichtung unterbrochene Teilstörungselemente gebildet sein, die durch noppenartige, nach innen in Richtung des Primärluftstromes P weisende Erhebungen bzw. Prägungen gebildet sind. Diese noppenartigen Prägungen können in ihrer Grundgestalt sowohl im wesentlichen rechteckförmig oder kreisförmig, als auch ellipsenförmig ausgebildet sein.In a further embodiment not shown, the respective disturbance element 6a, 6b can also be formed by individual partial disturbance elements interrupted in the circumferential direction, which are formed by knob-like elevations or embossings pointing inwards in the direction of the primary air flow P. These knob-like embossings can be essentially rectangular or circular in their basic shape, as well as elliptical.

Außerdem besteht die Möglichkeit, das Störungselement 6a, 6b derart auszubilden, daß Anfang und Ende des Störungeelementes einen axialen Versatz gegeneinander aufweisen. Dadurch tritt vorteilhafterweise zu der im wesentlichen in radialer Richtung erfolgenden Luftdurchmischung eine Luftdurchmischung in Umfangsrichtung hinzu.It is also possible to design the disturbance element 6a, 6b in such a way that the beginning and end of the disturbance element are axially offset from one another. This advantageously results in air mixing in the circumferential direction in addition to the air mixing that takes place essentially in the radial direction.

Durch die Erfindung wird bei hohem Ventilatorwirkungsgrad mit konstruktiv einfachen Mitteln an der erfindungsgemäßen Einlaufdüse 1 eine wirksame Geräuschreduzierung erreicht. Die Erfindung ist aber nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen, beispielsweise Radialventilatoren ohne Überdeckung des Spaltes zwischen der Einlaufdüse 1 und dem Laufrad 2. So kann der Ausblasabschnitt 3b der Wandung 3 der Lufteinlaßdüse 1 in die Ansaugöffnung 4 des Laufrades 2 hineinragen, aber auch bündig mit der Ansaugöffnung 4 abschließen oder vor der Ansaugöffnung 4 enden.The invention achieves effective noise reduction with a high level of fan efficiency using structurally simple means on the inlet nozzle 1 according to the invention. However, the invention is not limited to the embodiment shown, but also includes all designs that have the same effect within the meaning of the invention, for example radial fans without covering the gap between the inlet nozzle 1 and the impeller 2. The blow-out section 3b of the wall 3 of the air inlet nozzle 1 can thus protrude into the intake opening 4 of the impeller 2, but can also be flush with the intake opening 4 or end in front of the intake opening 4.

Ein Einsatz der erfindungsgemäßen Düse, deren bevorzugte Verwendung als Einlaufdüse 1 für den erfindungsgemäßen Radialventilator vorstehend beschrieben wurde, ist auch fürThe nozzle according to the invention, the preferred use of which as an inlet nozzle 1 for the radial fan according to the invention has been described above, is also suitable for

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andere Anwendungsfälle möglich.other use cases possible.

Des weiteren kann der Fachmann zusätzliche zweckmäßige technische Maßnahmen und Details, wie beispielsweise eine geeignete Dimensionierung des Störungselementes bzw. der Störungselemente 6a, 6b oder auch zur Verbesserung der Leistungscharakteristik - derart, wie sie eingangs beschrieben wurden, vorsehen.Furthermore, the person skilled in the art can provide additional appropriate technical measures and details, such as a suitable dimensioning of the interference element or elements 6a, 6b or also to improve the performance characteristics - as described at the beginning.

Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkma1skombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.Furthermore, the invention is not yet limited to the combination of features defined in claim 1, but can also be defined by any other combination of specific features of all the individual features disclosed overall. This means that in principle practically every individual feature of claim 1 can be omitted or replaced by at least one individual feature disclosed elsewhere in the application. In this respect, claim 1 is to be understood as merely a first attempt at formulating an invention.

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Reference symbols

1 Lufteinlaufdüse1 air inlet nozzle

2 Laufrad2 Wheel

2a vordere Deckscheibe von2a front cover plate of

2b hintere Deckscheibe von2b rear cover plate of

2c Schaufel von 22c Shovel of 2

3 Wandung von 13 Wall of 1

3a Einströmabschnitt von3a Inflow section of

3b Ausblasabschnitt von 33b Blow-out section of 3

4 Ansaugöffnung von 24 intake opening of 2

5 Spalt zwischen 1 und 2 6a Störungselement in 3a 6b Störungselement in 3b5 Gap between 1 and 2 6a Disturbance element in 3a 6b Disturbance element in 3b

P PrimärluftstromP Primary air flow

R RadialluftstromR Radial air flow

S SekundärluftstromS Secondary air flow

X-X Längsachse von 1 und 3X-X Longitudinal axis of 1 and 3

Claims

1. Radial fan with a funnel-shaped air inlet nozzle ( 1 ) for the entry of an axial primary air flow (P) and with an impeller ( 2 ) which deflects the primary air flow (P) and generates a radial air flow (R), in particular a free-blowing impeller, wherein the wall ( 3 ) of the air inlet nozzle ( 1 ) has an inflow section ( 3a ) which is essentially truncated cone-shaped and an outflow section ( 3b ) which is essentially cylindrical in shape and which adjoins the inflow section ( 3b ) in the axial direction (XX) and is arranged coaxially to a central intake opening ( 4 ) of the impeller ( 2 ), and wherein there is a gap ( 5 ) between the impeller ( 2 ) and the wall ( 3 ) of the air inlet nozzle ( 1 ) for the inlet of a secondary air flow (S), characterized in that the wall ( 3 ) of the Air inlet nozzle ( 1 ) has on the circumference at least one disturbance element ( 6a , 6b ) spaced from an edge of the inflow section ( 3a ) facing away from the blow-out section ( 3b ), by means of which a boundary layer of the primary air flow (P) located on the wall ( 3 ) of the air inlet nozzle ( 1 ) is widened as a result of air mixing.

2. Radial fan according to claim 1, characterized in that the at least one disturbance element ( 6 a, 6 b) extends in the circumferential direction of the wall ( 3 ).

3. Radial fan according to claim 1 or 2, characterized in that the disturbance element ( 6 a, 6 b) is formed by individual partial disturbance elements interrupted in the circumferential direction of the wall ( 3 ), which are formed in particular by knob-like elevations or embossings pointing in the direction of the primary air flow (P) with a preferably substantially rectangular, circular or elliptical basic shape.

4. Radial fan according to one of claims 1 to 3, characterized in that the disturbance element ( 6 a, 6 b) has a helical course, in particular such that the beginning and end of the disturbance element ( 6 a, 6 b) have an axial offset from one another.

5. Radial fan according to one of claims 1 to 4, characterized in that blades ( 2 c) of the impeller ( 2 ) are arranged between a front cover disk ( 2 a) and a rear cover disk ( 2 b).

6. Radial fan according to one of claims 1 to 5, characterized in that the blow-out section ( 3 b) of the wall ( 3 ) of the air inlet nozzle ( 1 ) projects into the intake opening ( 4 ) of the impeller ( 2 ), ends flush with the intake opening ( 4 ) or ends in front of the intake opening ( 4 ).

7. Radial fan according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one disturbance element ( 6a ) is arranged in the inflow section ( 3a ) of the wall ( 3 ) of the air inlet nozzle ( 1 ).

8. Radial fan according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one disturbance element ( 6 b) is arranged in the blow-out section ( 3 b) of the wall ( 3 ) of the air inlet nozzle ( 1 ).

9. Radial fan according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one disturbance element ( 6 a, 6 b) is designed as a projection with respect to the remaining course of the wall ( 3 ) of the air inlet nozzle ( 1 ).

10. Radial fan according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least one disturbance element ( 6 a, 6 b) is designed as a recess with respect to the remaining course of the wall ( 3 ) of the air inlet nozzle ( 1 ).

11. Radial fan according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one disturbance element ( 6 a, 6 b) is designed as a bead in the wall ( 3 ) of the air inlet nozzle ( 1 ).

12. Nozzle, in particular a funnel-shaped inlet nozzle ( 1 ), the wall ( 3 ) of which has an inflow section ( 3a ) which is essentially truncated cone-shaped and an outflow section ( 3b ) which is essentially cylindrical in shape and which adjoins the inflow section ( 3b ) in the axial direction (XX), for preferred use for the entry of an axial primary air flow (P) into a radial fan which has an impeller ( 2 ) which deflects the primary air flow (P) and generates a radial air flow (R), wherein there is a gap ( 5 ) between the impeller ( 2 ) and the wall ( 3 ) of the air inlet nozzle ( 1 ) for the inlet of a secondary air flow (S), characterized in that the wall ( 3 ) has at least one disturbance element on the circumference which is spaced apart from an edge of the inflow section ( 3a ) facing away from the outflow section ( 3b ). ( 6 a, 6 b), through which a boundary layer of the primary air flow (P) located on the wall ( 3 ) is widened as a result of air mixing.

13. Nozzle according to claim 12, characterized in that the at least one disturbance element ( 6 a, 6 b) extends in the circumferential direction of the wall ( 3 ).

14. Nozzle according to claim 12 or 13, characterized in that the disturbance element ( 6 a, 6 b) is formed by individual partial disturbance elements interrupted in the circumferential direction of the wall ( 3 ), which are formed in particular by knob-like elevations or embossings pointing in the direction of the primary air flow (P) with a preferably substantially rectangular, circular or elliptical basic shape.

15. Nozzle according to one of claims 12 to 14, characterized in that the disturbance element ( 6 a, 6 b) has a helical course, in particular such that the beginning and end of the disturbance element ( 6 a, 6 b) have an axial offset from one another.

16. Nozzle according to one of claims 12 or 15, characterized in that at least one disturbance element ( 6a ) is arranged in the inflow section ( 3a ) of the wall ( 3 ).

17. Nozzle according to one of claims 12 to 16, characterized in that at least one disturbance element ( 6 b) is arranged in the blow-out section ( 3 b) of the wall ( 3 ).

18. Nozzle according to one of claims 12 to 17, characterized in that at least one disturbance element ( 6 a, 6 b) is designed as a projection with respect to the remaining course of the wall ( 3 ).

19. Nozzle according to one of claims 12 to 18, characterized in that at least one disturbance element ( 6 a, 6 b) is designed as a recess with respect to the remaining course of the wall ( 3 ).

20. Nozzle according to one of claims 12 to 19, characterized in that at least one disturbance element ( 6 a, 6 b) is designed as a bead in the wall ( 3 ).