DE20319741U1

DE20319741U1 - Radial- oder Diagonal-Ventilator

Info

Publication number: DE20319741U1
Application number: DE20319741U
Authority: DE
Original assignee: Ruck Ventilatoren GmbH
Current assignee: Ruck Ventilatoren GmbH
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2013-12-19

Abstract

Radial- oder Diagonal-Ventilator (10, 10.2, 10.8, 10.9, 10.10),
– mit Schaufeln (14, 14.2), die zwischen einer Tragscheibe (16., 16.2) und einer Deckscheibe (18, 18.2, 18.8) angeordnet und an denselben befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass
– die Schaufeln (14, 14.2)
– profiliert und
– dreidimensional verwunden sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Radial- oder Diagonal-Ventilator. Bei derartigen Ventilatoren wird das aus Luft oder anderen Gasen bestehende Strömungsmedium von innen radial oder diagonal nach außen gefördert.
STAND DER TECHNIK
Radial- oder Diagonal-Ventilatoren besitzen bekanntermaßen ein Laufrad mit Schaufeln, die an einer Tragscheibe und einer Deckscheibe seitlich befestigt sind. Das Strömungsmedium strömt in axialer Richtung in den Ventilator hinein und durchströmt das Laufrad und damit die Schaufeln in radialer beziehungsweise diagonaler Richtung. Fertigungstechnisch ist es bekannt, die Schaufeln ein- oder zweidimensional gekrümmt herzustellen. So sind derartige Schaufeln aus Blech oder Kunststoff bekannt. Die Mittelpunktslinien der Schaufelkrümmung liegen dabei bei den Radial-Ventilatoren parallel zur Rotationsachse, bei den Diagonal-Ventilatoren parallel zu einer Achse im Raum. Für hohe Wirkungsgrade und damit einhergehende niedrige Geräuschemissionen muss die Schaufelmittellinie am Schaufeleintritt die gleiche räumliche Ausrichtung wie die ankommende Strömung haben. Die bekannten und beschriebenen Konstruktionen können dieser Notwendigkeit nicht ausreichend Rechnung tragen. Die dadurch auftretenden höheren Strömungsablösungen entlang der Schaufel führen zu höheren Verlusten und zu höherer Geräuschentwicklung.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von diesem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Radial- oder Diagonal- Ventilator anzugeben, der den herrschenden Strömungsverhältnissen möglichst optimal Rechnung trägt und dessen Wirkungsgrad dementsprechend möglichst hoch bei vergleichsweise geringer Geräuschentwicklung ist.
Diese Erfindung ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs gegeben. Sinnvolle Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von sich an den Hauptanspruch anschließenden weiteren Ansprüchen.
Der erfindungsgemäße Radial- oder Diagonal-Ventilator zeichnet sich dadurch aus, dass seine Schaufeln profiliert und dreidimensional verwunden sind. Durch diese Ausbildung kann den unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten und Anströmrichtungen insbesondere am Eintritt und Austritt der Schaufeln optimal Rechnung getragen werden.
Durch eine an sich bekannte Profilierung der Schaufeln werden die Schaufeln auch abseits des optimalen Betriebsbereiches unempfindlicher gegenüber vom Optimum abweichenden Anströmrichtungen. Im Bereich des optimalen Wirkungsgrades ergibt sich durch die Profilierung darüber hinaus eine Wirkungsgradsteigerung.
Die Verwindung der Schaufel kann in vielfältiger Weise erfolgen. So kann der Verwindungspunkt an jedem beliebigen Punkt innerhalb oder außerhalb der Schaufel liegen. Die aus der Summe der Verwindungspunkte gebildete Verwindungsachse kann eine beliebige Kurve im Raum beschreiben. Exemplarisch sind in den 3 bis 7 einige Möglichkeiten dargestellt. Die Lage des Verwindungspunktes ist insbesondere vom gewünschten Schaufelaustrittswinkel abhängig. Dieser wird bekanntermaßen durch die Höhe der gewünschten Leistungsübertragung bestimmt. Ein weiterer Einflußfaktor ist eine optimale Anströmung eines möglicherweisen sich an das Laufrad (Rotor) anschließenden Leitapparates (Stator). Dies ist insbesondere für die meisten Diagonal-Ventilatoren sinnvoll.
Eine wesentliche Weiterbildung des erfindungsgemäßen Radial- oder Diagonal-Ventilators beinhaltet eine düsenartige Einströmmündung der Deckscheibe und der damit verbundene Wegfall der bekannten Einströmdüse. Um den unerwünschten Druckausgleich zwischen der Strömung vor und nach dem Laufrad zu minimieren, kann ein enger Spalt oder eine Labyrinthdichtung im Bereich des Laufradaustrittes (9) oder im mittleren Bereich der Deckscheibe (10) angeordnet werden.
Die Schaufeln eines solchen Laufrades eines Radial- oder Diagonal-Ventilators nach der Erfindung können abgerundete Eintrittskanten aufweisen. Dabei kann die Austrittskante einer jeden Schaufel spitz auslaufen. Trotz der Verwindung der Schaufeln können längs der anströmseitigen Eintrittskante einer jeden Schaufel gleiche Anströmquerschnitte ausgebildet werden. Auch längs der Austrittskante einer jeden Schaufel können konstante Abströmquerschnitte vorhanden sein.
Die Krümmung einer jeden Schaufel kann im Bereich ihres Anströmquerschnittes umso größer sein, je geringer der Strömungsabschnitt des betreffenden Anströmquerschnittes von der Einströmseite des Ventilators in axialer Richtung entfernt ist . Die Krümmung einer Schaufel ist damit an der Stelle am größten, an der die Strömungsgeschwindigkeit am geringsten ist. Damit kann die Oberflächenform jeder Schaufel eines solchen Ventilators den nicht konstanten Strömungsgeschwindigkeiten des die Schaufel durchströmenden Strömungsmediums optimal angepasst werden.
Die einzelnen Schaufeln können an der Tragscheibe und der Deckscheibe angeschweißt, angeklebt, angeschraubt, angenietet oder auf sonstige Weise befestigt sein.
Die im Vergleich zum bekannten Stand der Technik wesentlich schwierigere Schaufelgeometrie macht es sinnvoll das Laufrad aus drei unterschiedlichen Teilen (Deckscheibe, Tragscheibe, Schaufeln) zu fertigen oder als komplettes Einzelteil gießtechnisch herzustellen. Dabei werden zumindest die Schaufeln Idealerweise gießtechnisch aus Kunststoff oder Aluminium hergestellt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den in den Ansprüchen ferner angegebenen Merkmalen sowie den nachstehenden Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
1 eine Teilansicht einer Schaufel von einem Laufrad eines Radial-Ventilators nach der Erfindung,
2 eine Darstellung ähnlich der von 1 eines Diagonal-Ventilators nach der Erfindung,
3 drei unterschiedliche Schaufelquerschnitte längs der Linien 1, 2 und 3 der 1,
4 drei Schaufelquerschnitte ähnlich denen von 3, bei einer zweiten Art von verwundener Schaufel,
5 drei Querschnitte einer auf eine dritte Art verwundenen Schaufel nach der Erfindung,
6 drei Querschnitte einer auf eine vierte Art verwundenen Schaufel nach der Erfindung,
7 drei Querschnitte einer auf eine fünfte Art verwundenen Schaufel nach der Erfindung,
8 eine halbe Schnittdarstellung eines eine düsenförmige Einströmmündung aufweisenden Diagonal-Ventilators nach der Erfindung,
9 einen Ventilator gemäß 8 mit zusätzlich einer äußeren endseitigen Spaltdickung,
10 einen Ventilator gemäß 8 mit zusätzlichen einer äußeren, im mittleren Bereich seiner Deckscheibe vorhandenen Labyrinthdichtung.
WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
In 1 ist die Achse 12 eines Radial-Ventilators 10 mit dem Bereich einer Schaufel 14 dargestellt. Die Schaufel 14 ist in axialer Richtung zwischen einer rückwärtigen Tragscheibe 16 und einer vorderen Deckscheibe 18 in axialer Richtung vorne und hinten eingespannt gehalten. Die Schaufel 14 ist bezogen auf die im Bereich der Schaufel 14 vorhandene Strömungsrichtung des durch den Ventilator 10 geförderten Strömungsmediums, was durch den Pfeil 20 vereinfacht dargestellt wird, an ihren beiden Längsrändern, an der linken Seite durch die Deckscheibe 18 und ihrer rechten Seite durch die Tragscheibe 16, gehalten.
Eine derartige Konstruktion für ein Laufrad eines Radial-Ventilators – und das gleiche gilt für den Diagonal-Ventilator 10.2, oder 10.8, 10.9, 10.10, wie sie in 2 oder 8, 9, 10 dargestellt sind – ist an sich bekannt. Auch beim Diagonal-Ventilator 10.2, 10.8, 10.9, 10.10 sind die Schaufeln zwischen einer Tragscheibe und einer Deckscheibe angeordnet und an denselben befestigt.
Die Querschnitte der einzelnen Schaufeln 14 besitzen eine Profilierung und sind dreidimensional verwunden. Die Profilierung beinhaltet eine im Wesentlichen stetige Zunahme des Schaufelquerschnittes bis zu einem Maximum und eine sich daran anschließende im Wesentlichen stetige Abnahme des Schaufelquerschnittes. Die anströmseitige Eintrittskante 22 jeder Schaufel 14 ist mit einer Ausrundung 24 versehen. Die abströmseitige Austrittskante 26 besitzt die Form einer Spitze 28. Der Querschnitt der Schaufel 14 ist jeweils längs der Schnittlinien 1, 2 und 3 nicht konstant, sondern unterschiedlich groß. Auch nimmt die Krümmung der Schaufel 14 von dem Querschnitt 1 zum Querschnitt 3 und damit vom Bereich der Deckscheibe 18 zum Bereich der Tragscheibe 16 ab, so dass jede Schaufel 14 im Bereich der Tragscheibe 16 am wenigsten und im Bereich der Deckscheibe 18 am stärksten gekrümmt ist. Dies trägt den unterschiedlichen Strömungsverhältnissen längs der Schaufel 14 zwischen ihrem Anschlussbereich an der Deckscheibe 18 und ihrem Anschlussbereich an der Tragscheibe 16 Rechnung. Vergleichbares gilt für die Schaufel 14.2 der Ventilatoren 10.2 und 10.8, 10.9, 10.10.
Bei der Konstruktion der Schaufeln gemäß 3 liegt ihre jeweilige Verwindungsachse 40 im Bereich ihrer Eintrittskante 22.
Bei der Konstruktion der Schaufeln gemäß 4 und 6 liegen die jeweiligen Verwindungsachse 40.4 beziehungsweise 40.6 im mittleren Bereich der Schaufelquerschnitte. Die Schaufeln gemäß 4 und 6 unterscheiden sich dadurch, dass sie längs ihrer jeweiligen Verwindungsachse 40.4 beziehungsweise 40.6 in unterschiedlichen Richtungen verwunden sind. Bei den Schaufeln gemäß 5 liegt die Verwindungsachse 40.5 im Bereich der Spitze 28 der einzelnen Querschnitte 1, 2 und 3. Bei den Schaufeln gemäß 7 ist die Verwindung längs der Verwindungsachse 40.7 ähnlich der von 4. Im Unterschied zu den Schaufeln gemäß 4 sind bei jeder Schaufel gemäß 7 ihrer Eintrittskante 22.7 und ihrer Austrittskante 26.7 jeweils nach innen eingewölbt und damit aufeinander zu gewölbt. In den 3 bis 7 sind damit verschiedene Verwindungsarten dargestellt, wie die Schaufeln 14 verwunden sein können.
Die Krümmungen der Schaufeln eines Radial- oder Diagonal-Ventilators nach der Erfindung können eine sogenannte Vorwärtskrümmung oder Rückwärtskrümmung aufweisen. Welche Krümmung gewählt wird, hängt davon ab, ob abströmseitig des Ventilators die dort vorhandene Geschwindigkeitsenergie noch in Druck umgesetzt werden soll oder nicht . Mit vorwärts gekrümmten Schaufeln wird im Vergleich zu rückwärts gekrümmten Schaufeln eine stärkere Umlenkung des Strömungsmediums im Bereich der Schaufeln erreicht, was zu einer größeren Energieumsetzung führt mit dem Erfordernis, dass die Geschwindigkeitsenergie noch abströmseitig beispielsweise mittels eines Diffusors in Druck umgesetzt werden muss.
Der Radial-Ventilator 10.8 (8) besitzt im Unterschied zu den vorstehenden Ventilatoren 10 und 10.2 eine Deckscheibe 18.8, die eine düsenartig oder trompetenartig gewölbte Einströmmündung 42 besitzt. Dadurch wird das Anordnen einer separaten Einströmdüse entbehrlich.
Der in 9 dargestellte Ventilator 10.9 unterscheidet sich von Ventilator 10.8 lediglich dahingehend, dass endseitig an der Deckscheibe 18.8 ein Ringkranz 44 einstückig angeformt ist. Dieser Ringkranz 44 ist derart dicht einem außenseitig der Deckscheibe vorhandenen Gehäuseteile 46 eines Gehäuses benachbart, in dem der Ventilator 10.9 eingebaut ist, dass zwischen dem Ringkranz 44 und dem Gehäuseteil 46 lediglich ein kleiner Ringspalt 48 ausgebildet ist. Dieser Ringspalt 48 stellt eine strömungsmäßige gewisse Abdichtung zwischen der Saug- und Druckseite des Ventilators 10.9 dar.
Bei dem in 10 dargestellten Radial-Ventilator 10.10 ist im Unterschied zum Ventilator 10.9 eine vergleichbare Abdichtung im mittleren Bereich der seiner Deckscheibe 10.8 vorhanden. Dazu sind an der Deckscheibe 10.8 zwei Ringkränze 50, 52 einstückig angeformt. Eine Gehäusewand 54 eines ansonsten nicht näher dargefüllten Gehäuses besitzt einen Wandendbereich 56, der mit geringem Abstand zwischen den beiden Ringkränzen 50, 52 positioniert ist. Dadurch ist ein mäanderförmig geformter Ringspalt 58 zwischen den Ringkränzen 50, 52 und dem Wandendbereich 56, außenseitig der Ringscheibe 18.8 ausgebildet, so wie es vergleichsweise bei dem Ventilator 10.9 mit dem endseitigen Ringsspalt 48 ebenfalls der Fall ist. Dieser mäanderförmige Ringspalt 58 stellt ebenfalls eine sehr gute Abdichtung zwischen der rotierenden Deckscheibe 18.8 eines erfinderungsgemäßen Diagonal-Ventilators 10.10 und den außerhalb des Ventilators vorhandenen stationären Gehäuseteilen dar.

Claims

Radial- oder Diagonal-Ventilator (10, 10.2, 10.8, 10.9, 10.10), – mit Schaufeln (14, 14.2), die zwischen einer Tragscheibe (16., 16.2) und einer Deckscheibe (18, 18.2, 18.8) angeordnet und an denselben befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die Schaufeln (14, 14.2) – profiliert und – dreidimensional verwunden sind.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Verwindungsachse (40) einer Schaufel (14, 14.2) im Bereich ihrer Eintrittskante (22) liegt.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – die Verwindungsachse (40.4, 40.6, 40.7) einer Schaufel in ihrem mittleren Querschnittsbereich liegt.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – die Verwindungsachse (40.5) einer Schaufel im Bereich ihrer Austrittskante liegt.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass – sich die Deckscheibe (18.8) entgegen der Strömungsrichtung düsenförmig aufweitet.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass – eine einen Strömungswiderstand darstellende Abdichtung außenseitig der Deckscheibe (18.8) vorhanden ist
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Abdichtung (48) am abströmseitigen Ende der Deckscheibe (18.8) vorhanden ist.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Abdichtung (58) im mittleren Bereich der Deckscheibe (18.8) vorhanden ist.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Ringspalt (48, 58) zwischen der Deckscheibe (18.8) und den Ventilator außen umgebenden Gehäuseteilen ausgebildet ist.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – der Ringspalt (58) eine labyrinthartige Gestalt besitzt.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass – die Querschnittsprofilierung jeder Schaufel sich quer zur Strömungsrichtung ändert.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Eintrittskante (22, 22.7) jeder Schaufel (14, 14.2) abgerundet ist.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Austrittskante (26, 26.7) jeder Schaufel (14, 14.2) spitz ausläuft.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – jede Schaufel (14, 14.2) längs ihrer anströmseitigen Eintrittskante (22) einen konstanten Anströmquerschnitt besitzt.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – jede Schaufel (14, 14.2) längs ihrer abströmseitigen Austrittskante (26) einen konstanten Abströmquerschnitt besitzt.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die strömungsmäßige Eintrittskante und Austrittskante einer Schaufel in zwei Ebenen liegen, die mit gegenseitiger paralleler Ausrichtung darstellbar sind.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die strömungsmäßige Eintrittskante und Austrittskante einer Schaufel in zwei Ebenen liegen, die nicht mit gegenseitiger paralleler Ausrichtung darstellbar sind.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die strömungsmäßige Eintrittskante (22.7) und/oder Austrittskanten (26) eine von einer Geraden abweichende Form aufweisen.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass – die strömungsmäßige Eintrittskante (22.7) und/oder Austrittskante (26.7) auf einander zu gewölbt sind.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Schaufeln an der Tragscheibe und an der Deckscheibe befestigt wie insbesondere angeschweißt, angeklebt, angeschraubt oder angenietet sind.
Radial- oder Diagonal-Ventilator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – zumindest die Schaufeln aus Kunststoff oder Aluminium bestehen.