DE2030837A1

DE2030837A1 - Querstromgebläse und Keilzunge

Info

Publication number: DE2030837A1
Application number: DE19702030837
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-06-23
Filing date: 1970-06-23
Publication date: 1971-12-30

Description

Querstromgebläse und Keilzunge

Wird in einem Strömungsmedium auf einem Kontrollzylinder Impuls auf das Strömungsmedium übertragen, dann tri"£t% bekanntlich, unabhängig von irgendwelchen Leitsystemen, eine Strömung auf, die diesen Kontrollzylinder durchsetzt.

Im Inneren dieses Zylinders wird die Strömung um ein exzentrisch liegendes Wirbelzentrum umgelenkt.

Die Strömungsgeschwindigkeit nimmt zum Zentrtim hin zu. Die Aufgabe der Leitsysteme besteht darin, diese natürliche Strömung zu unterstützen und sie auch während des gedrosselten Zuständes aufrechtzuerhalten.

Das sogenannte aerodynamisch hochstabile Querstromgebläse mit der Keilzunge überlistet diese natürliche Strömung im Bereich der hoben Geschwindigkeit dadurch, daß diesen Stromlinien durch den saugseitigen Schenkel bezogen auf die Rotorumlaufrichtung, ein sogenannter Vordrall aufgezwungen wird.

Durch diesen Vordrall wird der Impulsaustausch zwischen Laufrad und Strömung vergrößert.

Bei dieser durch den saugseitigen Schenkel der Keilzunge erzwungenen Vordrallströmung besteht durch Grenzschicbtbildung die Gefahr, daß die Strömung von dieser Leitwand ablöst und wieder weitgebend radial in das Laufrad strömt.

Der Impulsaustausch ist dabei um diese Win|(e!verkleinerung ebenfalls kleiner geworden.

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe diese Ablösung der Strömung am saugseitigen Schenkel der Keilzunge zu unterbinden und die Strömung auch im gedrosselten Arbeitszustand des Gebläses mit Vordrall dem Gebläeelaufrad zuzuführen. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß man am saugseitigen Schenkel eine Grenzachichtbildung der Zuströmung dadurch unterbindet, daß man energiereichere Strömung von der Druckseite des Gebläses zur Saugseite führt und diese dort entweder durch eine feinporige Wand oder durch eine kankadentformige Begrenzung austreten läßt.

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Der Volumendurchsatz muß dabei gerade so groß gebalten werden, daß er einerseits eine Grenzachicbtbildung der Zu strömung vermeidet, aber andererseits den Energiehaushalt durch verlorene Rückströmung nicht negativ beeinflusst.

In den folgenden Beispielen wird der Erfindungsgedanke erläutert.

Die Fig.l zeigt dabei die natürliche von Leitblechen unbeeinflusste Durchströmung eines Gebläserotors 1. Die Strömung durchsetzt im Ansaugbereich das Schaufelgitter 2 von außen nach innen, wobei die Anströmung zum Gitter etwa radial verläuft. Im Rotorinneren wird die Strömung um ein exzentrisch angeordnetes Wirbelzentrum umgelenkt. Die Strömung verläßt danach den Rotor indem sie jetzt das Schaufelgitter 2 von innen nach außen durchströmt.

Sie verläuft außerdem weitgehend symetrisch zu einem durch das Wirbelzentrum gebenden Gebläsedurchmesser 4.

Die Fig. 2 enthält die wichtigsten Merkmale eines aerodynamisch hochstabilen Querströmgebläses mit Keilzunge.

Der saugseitige Schenkel 5 und der druckseitige Schenkel 6 der Keilzunge schliessen einen Winekl«(ein und treffen sich im Schnittpunkt 7·

Der Radialstrahl B zu diesem .Schnittpunkt und der Radialstrahl 9 zum Leitblechbeginn 10 schliessen einen der Gebläsesaugseite zugewandten Winekl B ein.

Die Leitblechtangente 11 durch den Leitblechbeginn 10 und die Leitblechtangente 12 durch das Leitblechende oder den Leitblechendwendepunkt 13 bilden einen Wink el J*.

DAS Leitblech 14 umschliesst den Rotor 1 derart, daß der Abstand zwischen Rotor und Leitblech vom Leitblechbeginn 10 in UmIaufrichtung des Rotors stetig zunimmt.

Der saugseitige Schenkel 5 der Keilzunge ist ebenfalls so angeordnet, daß der Abstand 16 zwischen ihm und dem Gebläserotor in Umlaufrichtung zunimmt.

Die Art dieser Erweiterung bestimmt die Stärke des Vordralls (Fig.3). Vordrall bedeutet, daß die Anströmung 17 eine. Geschwindigkeitskomponente 18 besitzt, die eiatgegeageoetzt der Botoraelaiafriebtaag «eist. Je größer dieser Vordrall ist, je Behr Impuls wird !beim Durchtritt der Strömung darcis das Sob&ufelgitter vom Gitter an die Strömung übertragen. 10985 3/0810-

Die Summe der Komponenten 18 und 20 ist ein Maß für den Energieumsatz;

Bei großen Drallstärken 18 besteht jedoch die Gefahr, dafl die Strömung 17 von der Leitvorrichtung 5 ablöst (Fig.4) und weitgehend radial in das Schaufelgitter 2 einströmt. Damit wird die Vordrallkomponente 18 wieder null. Der Engerieumsatz gebt damit besonders im Bereich der großen Geschwindigkeiten wieder zurück.

Die Ursache der Ablösung ist"eine Grenzschichtbildung mit geringem Enerieinhalt die in Fig.5 dadurch vermieden wird, daß die Leitwand 5 durch kaskaden- oder schuppenartige Luftspalte gebildet wird, durch die von der Gebläsedruckseite 21 aus geförderte energiereiche Strömung tangential zur Leitwand 5 ausgeblasen wird. Die Summe der Spalthöhen 22 sollte dabei; etwa 5 $ des Gebläserotordurchmessers beiragen.

Eine weitere Möglichkeit der Grenzschichtbeeinflussung wird in der Fig.6 gezeigt. Hier wird die Leitwand 5 durch eine poröse Wand gebildet. Durch die Poren 23 dringt engeriereiche Luft von der Druckseite 21 zur Saugseite «in.

Der Luftdurchsatz kann einerseits durch kleine Poren 23 kleingehalten werden und andererseits aber auch dadurch, daß auf dem Weg von der Druckseite zur Saugseite ein Widerstand in der Form eines Filterstoffes eingebaut wird,Fig. 7·

Dieser Filterstoff, wie z.B. Glaswolle oder Kunststoffschaum, wirkt außerdem schalldämpfend. Der der Keilspitze 24 gegenüber liegende Leitwandbereicb wird dabei luftundurchlässig gehalten. Der druckseitige Bereich 26 kann ebenfalls porös gehalten werden.

Außer der Möglichkeit einen Filterstoff 30 zwischen poröse Wände zu klemmen, kann man auch den ganzen KeilkÖr$er aus einer steifen porösen Masse herstellen. Es bietet sich hier z.B. eine leicht mit Kunstharz getränkte Steinwolle oder Glaswolle an,Fig.8.\ In'der Fig.9 wird der saugseitige Schenkel 5 der Keilzunge in Umlaufrichtung des Gebläserotor weitergeführt. Der Abstand 27 tier Weiterführung 2H senkrecht zur Hr.uptanström-'richtung 29 wird dabei vorzugsweise e wa dem halben Rotordurcbmesser gehalten.

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Claims

Durch die Grenzscbicbtbeeinflussung im Bereich 5 der Keilzunge kann nun die gesamte Anstrpraung des Gebläserotors 1 mit Vordrall erfolgen.

Der-Leitblechbeginn 10 ist dabei als Spitze ausgebildet, die etwa tangential zum Eotor weist.

In der Fig.10'ist die Einlaufpartie 5 wieder schuppenartig ausgebildet.

Die Fig.11 enthält außer der porösen Keilzunge ein Vordrall erzeugendes Leitgitter 31·

In der Figur 12 ist der gesamte Gebläseleitkörper aus porösem Material ausgebildet.

Lediglich die Außenhaut 32 wird luftdicht ausgebildet. · In der Figur 13 ist der poröse Keilkörper von einem Kanal 33 umgeben, der zusätzlich eine Spaltströmung 34 erzeugt.

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1.) Querstromgebläse mit einer die ein- und austretende Strömung voneinander trennenden Wirbelaunge und einem die Strömung führenden Leitblech, das sich sogleich nach dem Einlauf und der engsten Stelle vom Schaufelgitter des Laufrades stetig entfernt um in eine Spiralform überzugeben und die Endtangenten 11 und 12 einen Winkel § einschliessen der wesentlich kleiner 90° ist versuchsweise 20 bis 40°, der sich ergebende saugseitige Öffnungswinkel ß kleiner gleich 180" beträgt, wobei die Wirbelzunge die Gestalt eines keilförmigen Körpers hat, dessen Spitze zum Laufrad hin gewandt ist, wobei der saugeeitige und der drucksieitige Schenkel des Keile aufeinander einen Winkel von 10 - 60° bilden und der saugseitige Schenkel mit dem Laufradumfang einen Spalt bildet, der sich zum Wirbel hin und entgegen der Umlaufrichtung des Rotors verjüngt und damit der Zuströmung 17 zum Gebläeerotor einen starken Vordrall 18 gibt, dadurch gekennzeichnet, daß der saugseitige Schenkel 5 aus einer feinporigen 23 luftdurchlässigen Wand besteht, durch die fein verteilt energiereiche Luft von geringem Volumendurchsatz von der Druckseite 21 des Gebläses durch Öffnungen des druckseitigen Schenkels 6 in die Saugseite des Gebläses gelangt und eine Grenzschichtbildung der Zuströmung 17 vermeidet.

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2. Querstromgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ebenfalls der druckseitige Schenkel aus einer feinporigen luftdurchlässigen Wand 26 besteht.
3. Querstromgebläse nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die der Spitze 24 gegenüberliegende Wand luftundurchlässig ist.
4. Querstromgebläse nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze 24 luftundurchlässig ist.
5. Querstromgebläse nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der saugseitigen und druckseitigen Wand ein luftdurchlässiger Druckverlust erzeugender Filterstoff 30 befindet.
6. Querstromgebläse nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß der saugseitige oder der druckseitige Schenkel oder beide Schenkel aus einem Lochblech besteben.
7· Querstromgebläse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der ganze Keilkörper aus einem Filterstoff 30 gebildet wird.
8. Querstromgebläse nach Anspruch J dadurch gekennzeichnet, daß die der Spitze gegenüberliegende Wand 25 durch «ine luftundurchlässige Schicht abgedeckt wird.
9. Querstromgebläse nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Wand 25 als Versteifungswand für den Filterstoff 30 ausgebildet ist.
10. Querstromgebläse nach Anspruch 5 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial z.B. ein geschäumter Kunststoff ist.
11. Querstromgebläse nach Anspruch 5 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial z.B. Steinwolle oder Glaswolle ist.
12. Querstromgebläse nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet,

daß das Filtermaterial durch ein Kunstharzt getränkt und versteift wird.
13. Querstromgebläse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sich der saugseitige Schenkel 5 bogenförmig über die Gebläseaaugseite deckt, wobei der Abstand zwischen dem Schenkel 5 und dessen Verlängerung 28 stetig zunimmt und der Abstand 27 senkrecht zur Hauptanströmrichtung 29 etwa dem halben Rotordurchmesser entspricht.

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14. Querstromgebläse nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß Hauptanströmrichtung 29 und Hauptabströmrichtung 21 gleichgerichtet sind.
15. Querstromgebläse nach Anspruch 13 und 14 dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel 25,5 und 28 durch eine luftundurchlässige Wand 25 miteinander verbunden sind.
16. Querstromgebläse nach Anspruch 13 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß der Leitblechbeginn 10 spitz ausgeführt ist, und die Spitze tangential zum Rotor 1 hinweist.
17. Querstromgebläse nacb einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der saugseitige Schenkel schuppenförmig aufgebaut ist, sich zwischen den Schuppen Spalte 22 befinden, die tangential zum Schenkel 5 gerichtet sind und deren Summe der Spalthöhen etwa 5 % des Rotordurcbmessers betragen.
18. Querstromgebläse nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Anströmleitgitter 31 die weitgehend radial gerichtete Anströmung entgegengesetzt der Rotorumlaufrichtung umlenken, der gesamten Rotoranströmung eine Vordrallkomponente aufprägen.
19. Querstromgebläse nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Leitgitters 35 vom Rotor 1 mindestens 5 % des Rotordurcbmessers beträgt.
20. Querstromgebläse nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel £> zwischen Leitgitterendtangente und dem Radialst rabl 37 vorzugsweise 40 bis 80° beträgt.
21. Querstromgebläse nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eeilspitze 24 gegenüber ein Umgehungskanal angeordnet ist, der zusätzlich energiereiebe Luft aus dem Druckkanal 21 durch einen Spalt 34 tangential zum saugseitigen Schenkel 5 in den Saugraum leitet.
22. Querstromgebläse nacb Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalthöhe 34 weniger als 5 1° des Rotordurchmessers beträgt.
23. Querstromgebläse nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Gehäuse aus luftdurchlässigem Filterstoff besteht und lediglich seine Außenflächen 25 und 32 luftdicht

. geschlossen sind.

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