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Die Erfindung betrifft ein Radialgebläsegehäuse sowie ein Radialgebläse mit einem derartigen Radialgebläsegehäuse, insbesondere zur Verwendung bei Dunstabzugshauben.
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Radialgebläse sind in verschiedenen Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Um eine breitflächige Ansaugung bei Dunstabzugshauben mit hohem Volumenstrom zu realisieren, kommen aufgrund der beengten Platzverhältnisse häufig doppelflutige Radialgebläse mit Ansaugöffnungen an zwei axial gegenüberliegenden Seiten zum Einsatz, deren Radialgebläsegehäuse zwei Gehäuseteile zur Aufnahme jeweils eines Lüfterrades aufweisen. Die beiden Lüfterräder erzeugen in den Gehäuseteilen zwei Luftströme. Die zwei Gehäuseteile werden im Ausblasabschnitt des Radialgebläses zusammengeführt, so dass die beiden Luftströme miteinander über eine einzige Ausblasöffnung in das Abzugsrohr ausgeblasen werden. Der Innendurchmesser des Abzugsrohrs ist in vielen Ländern standardisiert und liegt zumeist bei 150 mm. Die Ausblasöffnung des Radialgebläses wird entsprechend groß ausgebildet.
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Der Parallelbetrieb der beiden Lüfterräder mit einem einzigen Antriebsmotor wird im Stand der Technik beispielsweise über eine Motorversperrung realisiert. Die dabei erzeugten Luftkennlinien (Wirkungsgrad, Maximaldruck) der einzelnen Laufräder unterscheiden sich unwesentlich. Eine andere Möglichkeit zur Realisierung des Parallelbetriebes der Lüfterräder kann beispielsweise durch einen Antriebsmotor erfolgen, der zwischen den Lüfterrädern angeordnet ist. In Parallelschaltung, d. h. im zusammengeschaltenen Zustand der Laufräder, verändert sich die Situation jedoch deutlich. Die beiden einzelnen Laufräder müssen im Parallelbetrieb jeweils den gleichen Druck erreichen. Dies gelingt bis zu einem bestimmten Druck und Volumenstrom auch, jedoch sinken anschließend sowohl der Wirkungsgrad als auch der Druck deutlich ab. Grund hierfür ist, dass sich das Verhältnis des Druckunterschieds zum Volumenunterschied (dp/dV) eines Laufrads aus dem negativen Bereich in den positiven Bereich verändert, wodurch der jeweilige Arbeitspunkt nicht mehr stationär, sondern unerwünscht instationär ist. Dies führt zum strömungstechnischen „Pumpen” und beeinflusst sowohl den Wirkungsgrad als auch den durch das Radialgebläse erzeugten Druck negativ.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für Radialgebläse mit mehreren parallel betriebenen Laufrädern bereitzustellen, bei welcher der erreichte Wirkungsgrad über den Verlauf des geförderten Volumenstroms, insbesondere bei Volumenströmen unterhalb des Wirkungsgradmaximums des Radialgebläses verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein Radialgebläsegehäuse eines Radialgebläses mit einem ersten Gehäuseteil zur Aufnahme eines ersten Radiallaufrads und einem axial unmittelbar daran angrenzenden zweiten Gehäuseteil zur Aufnahme eines zweiten Radiallaufrads vorgeschlagen. Der erste und der zweite Gehäuseteil weisen in einem spiralförmigen Spiralabschnitt des Radialgebläsegehäuses getrennt verlaufende Strömungsräume auf, die in einem sich in Umfangsrichtung gesehen an den Spiralabschnitt unmittelbar anschließenden Ausblasabschnitt des Radialgebläsegehäuses ineinander münden. Der erste Gehäuseteil und der zweite Gehäuseteil sind im Spiralabschnitt über mindestens eine Druckausgleichsöffnung zur Gewährleistung eines Druckausgleichs zwischen den Gehäuseteilen strömungsverbunden.
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Die Strömungsräume im spiralförmigen Spiralabschnitt des Radialgebläsegehäuses bilden jeweils den Druckraum der einzelnen Laufräder, wobei sich die jeweiligen Strömungsräume aufgrund der Spiralform in Umfangsrichtung in Richtung der Ausblasöffnung vergrößern. Die Spiralform kann sich in einer Ausführungsvariante über den gesamten Spiralabschnitt erstrecken. In einer alternativen Ausführung verlaufen die Druckräume in Umfangsrichtung abschnittsweise teils mit konstanter, teils mit spiralförmig zunehmender Strömungsquerschnittsfläche.
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Die mindestens eine Druckausgleichsöffnung im Spiralabschnitt des Radialgebläsegehäuses ermöglicht den Druckausgleich zwischen den Gehäuseteilen bereits bevor die einzelnen Strömungen der jeweiligen Laufräder im Ausblasabschnitt zusammengeführt werden. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, beispielsweise durch eine Motorversperrung auftretende Auswirkungen auf das Verhältnis des Druckunterschieds zum Volumenunterschied (dp/dV) des einen Laufrads, durch die strömungstechnische Verbindung mit dem Strömungsraum des anderen Laufrads auszugleichen und einen Druckabfall sowie Wirkungsgradabfall bei einem bestimmten Volumenstrom zu verhindern.
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In einer vorteilhaften Ausführung des Radialgebläsegehäuses ist vorgesehen, dass in dessen Spiralabschnitt in Umfangsrichtung gesehen mehrere, voneinander beabstandet angeordnete Druckausgleichsöffnungen vorgesehen sind.
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Der Druckausgleich verteilt sich dabei auf mehrere Stellen, so dass in Umfangsrichtung auftretende Schwankungen in den einzelnen Gehäuseteilen wiederholt ausgeglichen werden können. Zudem kann die Strömungsquerschnittsfläche jeder einzelnen Druckausgleichsöffnung reduziert und mithin die Gefahr von Geräuschbildung verringert werden. Dabei ist eine Ausführung besonders günstig, bei der im Spiralabschnitt eine Vielzahl von Druckausgleichsöffnungen vorgesehen ist, die in Umfangsrichtung gleichmäßig, d. h. in Umfangsrichtung in identischem Abstand zueinander verteilt angeordnet sind.
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Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist das Radialgebläsegehäuse dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsöffnungen jeweils eine identische, insbesondere runde Öffnungsquerschnittsfläche aufweisen. Als Ausführungsvarianten können die Druckausgleichsöffnungen als Bohrungen oder Kanäle ausgebildet sein. Dies begünstigt eine kostengünstige Einbringung in oder Anbringung an die Gehäuseteile. Bei identischer Öffnungsquerschnittsfläche der Druckausgleichsöffnungen, beispielsweise bei einer Lösung mit Bohrungen kann ökonomisch vorteilhaft stets dasselbe Werkzeug eingesetzt werden.
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In einer Weiterbildung des Radialgebläsegehäuses ist vorgesehen, dass neben dem Spiralabschnitt auch der Ausblasabschnitt spiralförmig ausgebildet ist und eine einzige Ausblasöffnung des Radialgebläsegehäuses bildet. Als strömungstechnisch vorteilhafte Größenverteilung wurde bestimmt, dass der Spiralabschnitt des Radialgebläsegehäuses in Umfangsrichtung gesehen einen Winkelbereich von bis zu 280° und der Ausblasabschnitt einen Winkelbereich von mindestens 80° einnimmt. Erfindungsgemäß wird der Ausblasabschnitt so groß wie möglich gestaltet, um einen möglichst langen gemeinsamen Strömungsweg im Ausblasabschnitt der von den beiden Radiallaufrädern erzeugten Einzelströmungen zu gewährleisten.
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Auch die Größe der Druckausgleichsöffnungen beeinflusst die Auswirkung auf den Wirkungsgrad des Radialgebläses erheblich. In einer günstigen Ausführung der Erfindung weisen die eine oder die Vielzahl der Druckausgleichsöffnungen eine Gesamtöffnungsquerschnittsfläche auf, die mindestens 2,7% der Querschnittsfläche der Ausblasöffnung bestimmt. Die Gesamtöffnungsquerschnittsfläche ist vorliegend definiert als die Summe der Öffnungsquerschnittsfläche aller Druckausgleichsöffnungen.
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Auch die Position der Anordnung der Druckausgleichsöffnungen im Spiralabschnitt beeinflusst die Wirkung des Druckausgleichs. Dabei wurde als vorteilhafte Ausgestaltung herausgefunden, dass, wenn der Spiralabschnitt in Umfangsrichtung in vier gleich große Unterabschnitte unterteilt wird, jeder Unterabschnitt mindestens eine Druckausgleichsöffnung umfasst, die mindestens 10% der Gesamtöffnungsquerschnittsfläche bildet.
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Als strömungstechnisch günstige Weiterbildung ist vorgesehen, dass bei einer Unterteilung des Spiralabschnitts in vier gleich große Unterabschnitte jeder Unterabschnitt mindestens eine Druckausgleichsöffnung umfasst, die jeweils identische Öffnungsquerschnittsflächen aufweisen.
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In dieser Betrachtung des in Umfangsrichtung in vier gleich große Unterabschnitte unterteilten Spiralabschnitts sieht eine bezüglich des Wirkungsgrads vorteilhafte Ausführungsvariante vor, dass die beiden sich in Umfangsrichtung an den Ausblasabschnitt angrenzenden Unterabschnitte jeweils mindestens eine Druckausgleichsöffnung umfassen, die zusammen mindestens 30% der Gesamtöffnungsquerschnittsfläche bilden.
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Die Erfindung umfasst zudem ein Radialgebläse mit einem vorstehend beschriebenen Radialgebläsegehäuse in einer beliebigen der beschriebenen Varianten. In dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil ist je ein Radiallaufrad angeordnet, die zusammen über einen einzelnen axial angrenzend zu den Radiallaufrädern angeordneten Motor antreibbar und ausgebildet sind, in dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil im Spiralabschnitt getrennte Luftvolumenströme zu erzeugen. Die getrennten Luftströme werden im Ausblasabschnitt zusammengeführt und aus der Ausblasöffnung ausgeblasen. Im Spiralabschnitt sind die Luftvolumenströme zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil über die mindestens eine Druckausgleichsöffnung zum Druckausgleich strömungsverbunden. Die sich daraus ergebenden Vorteile sind vorstehend für das Radialgebläsegehäuse beschrieben und gelten entsprechend für das Radialgebläse, das ein derartiges Radialgebläsegehäuse verwendet.
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Vorteilhaft ist die strömungstechnische Wirkung bei einem Radialgebläse, bei dem die Radiallaufräder vorwärts gekrümmte Laufradschaufeln aufweisen.
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Zudem ist bei dem Radialgebläse in einer Ausführung vorgesehen, dass die Radiallaufräder parallelgeschaltet angeordnet und über den Motor jeweils mit identischer Drehzahl antreibbar sind.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines doppelflutigen Radialgebläses;
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2 eine Schnittansicht des doppelflutigen Radialgebläses aus 1,
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3 eine schematische Seitenansicht eines doppelflutigen Radialgebläses,
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4 eine schematische Seitenansicht eines doppelflutigen Radialgebläses als Ausführungsvariante,
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5 eine schematische Seitenansicht eines doppelflutigen Radialgebläses als weitere Ausführungsvariante,
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6 ein Diagramm zur Darstellung des verbesserten Wirkungsgrads.
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In 1 ist ein doppelflutiges Radialgebläse 50 mit einem Radialgebläsegehäuse 1 in perspektivischer Ansicht gezeigt. 2 zeigt dasselbe Radialgebläse 50 in einer Schnittansicht. Das Radialgebläsegehäuse 1 umfasst einen ersten Gehäuseteil 2 sowie einen axial getrennten zweiten Gehäuseteil 4, in denen jeweils ein Radiallaufrad 3, 5 mit vorwärtsgekrümmten Laufradschaufeln aufgenommen ist. Die Radiallaufräder 3, 5 werden gleichzeitig parallel über den Motor 12 angetrieben. Beide Gehäuseteile 2, 4 weisen jeweils eine axiale Ansaugöffnung 22, 23 auf, über die das Radialgebläse 50 axial Luft ansaugt.
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Die ersten und zweiten Gehäusteile 2, 4 des Radialgebläsegehäuses 1 bilden einen spiralförmigen Spiralabschnitt 6, innerhalb dessen sich die getrennt verlaufenden Strömungsräume 8, 9 im Inneren der Gehäuseteile 2, 4 in Umfangsrichtung radial erweitern. In Umfangsrichtung an den Spiralabschnitt 6 unmittelbar angrenzend umfasst das Radialgebläsegehäuse 1 den Ausblasabschnitt 7, in dem die Strömungsräume 8, 9 ineinander in einen einzigen vergrößerten Ausblasraum münden, der sich bis zur Ausblasöffnung 11 erstreckt. Der Ausblasabschnitt 7 des Radialgebläsegehäuses 1 ist ebenfalls spiralförmig und vergrößert den Druckraum im Ausblasabschnitt 7 in Umfangsrichtung gesehen sogar noch stärker als im Spiralabschnitt 6.
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Die Schnittansicht gemäß 2 verläuft durch den Spiralabschnitt 6 und zeigt beispielhaft zwei Druckausgleichsöffnungen 10 im Spiralabschnitt 6, die den ersten Gehäuseteil 2 und den zweiten Gehäuseteil 4 strömungstechnisch zum Druckausgleich verbinden und als Kanäle ausgebildet sind. Nachdem die beiden Gehäusteile 2, 4 zumindest lokal axial voneinander beabstandet sind, überbrücken die Kanäle den axialen Abstand und gewährleisten den Druckausgleich zwischen den getrennten Gehäuseteilen 2, 4 im Spiralabschnitt 6.
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In 3 ist das doppelflutige Radialgebläse 50 aus 1 als schematische Seitenansicht dargestellt, in der der umfängliche Verlauf des Spiralabschnitts 6 und des sich daran anschließenden Ausblasabschnitts 7 mit der Ausblasöffnung 11 mit Durchmesser D erkennbar sind. Der Spiralabschnitt 6 ist in Umfangsrichtung in vier gleich große Unterabschnitte 41, 42, 43, 44 unterteilt, die zusammen gesehen einen Winkelbereich α von 280° einnehmen, der Ausblasabschnitt 7 bestimmt demzufolge einen Winkelbereich β von 80°.
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4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines doppelflutigen Radialgebläses in einer Ausführung gemäß 1, wobei jedoch die beiden Gehäuseteile 2, 4 axial aneinander anliegen und sechs Druckausgleichsöffnungen 10 in Form von runden Bohrungen gleichmäßig in Umfangsrichtung über den Spiralabschnitt 6 verteilt vorgesehen sind. In Anwendung der Aufteilung gemäß 3 auf 4, umfasst jeder Unterabschnitt 41, 42, 43, 44 zumindest eine Druckausgleichsöffnung 10. Nachdem alle Druckausgleichsöffnungen 10 in 4 identisch groß ausgebildet sind, bildet jede der Druckausgleichsöffnungen 10 ca. 16,7% der Gesamtöffnungsquerschnittsfläche. Die Druckausgleichsöffnungen 10 sind über den Umfang gleichmäßig mit jeweils identischen Abständen zueinander verteilt vorgesehen, wobei die in Umfangsrichtung gesehen erste Druckausgleichsöffnung 10 bei α = 0° und die in Umfangsrichtung gesehen letzte Druckausgleichsöffnung 10 bei α = 270° angeordnet ist.
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5 ist eine Variante zur Ausführung gemäß 4, bei der die sechs Druckausgleichsöffnungen 10 nur in den in Strömungsrichtung gesehen näher an dem Ausblasabschnitt 7 liegenden drei Unterabschnitten 41, 42, 43 vorgesehen sind.
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In einer nicht gezeigten weiteren alternativen Ausführung wird der Spiralabschnitt 6 in Umfangsrichtung, wie in 3 gezeigt, in vier gleich große Unterabschnitte 41, 42, 43, 44 unterteilt, jedoch sind die Druckausgleichsöffnungen 10 dann insbesondere in den beiden sich in Umfangsrichtung an den Ausblasabschnitt 7 angrenzenden Unterabschnitten 41, 42 vorgesehen und ausgebildet, dass sie zusammen mindestens 30% der Gesamtöffnungsquerschnittsfläche bilden.
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Für alle Ausführungsvarianten gilt, dass die Druckausgleichsöffnungen 10 eine Gesamtöffnungsquerschnittsfläche aufweisen, die mindestens 2,7% der Querschnittsfläche der Ausblasöffnung 11 bestimmt. Bei einem üblichen Durchmesser D der Ausblasöffnung von D = 150 mm und einer Bereitstellung von sechs runden Druckausgleichsöffnungen 10, bedeutet dies einen Mindestdurchmesser der Druckausgleichsöffnungen 10 von 10 mm.
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In 6 ist ein Diagramm mit bei identischem Versuchsaufbau gemessenen Kennlinien zum Druckverlauf psf [Pa] und dem Wirkungsgrad nse [%] bei unterschiedlichen Volumenströmen qv [m3/h] des Radialgebläses 50 gemäß 1 und desselben Radialgebläses ohne Druckausgleichsöffnung im Spiralabschnitt, wobei die durchgezogenen Kennlinien jeweils das Radialgebläse 50 gemäß 1 und die gestrichelten Kennlinien jeweils das Radialgebläse ohne Druckausgleichsöffnung im Spiralabschnitt kennzeichnen. Die vorteilhafte Wirkung des Druckausgleichs zwischen den Gehäuseteilen im Spiralabschnitt auf den Wirkungsgrad ist vor allem in dem besonders wichtigen Bereich bei einem Volumenstrom bis ca. 500 m3/h deutlich zu erkennen.
