DE2104495C3 - Radialventilator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialventilator zur Kühlung von elektrischen -Maschinen, welcher zwei längs des Laufradumfangs voneinander getrennte und für sich als Ventilator wirkende Sektoren aufweist, wobei einer der Sektoren mit mindestens einem in axialer Richtung neben der Laufradbeschaufelung sich befindenden und mit der letzteren zusammenwirkenden Seitenkanal versehen ist

Als Eigenventilatoren elektrischer Maschinen verwendet man heute zur Erzielung höherer spezifischer Drücke meist einstufige Radialventilatoren. Oft ist eine volle Ausnützung elektrischer Maschinen nur dann möglich, wenn der Ventilatordruck noch weiter erhöht werden kann.

Auch vurden nach dem gleichen Prinzip arbeitende Flügelradpumpen bekannt, welche zur Förderung gashaltiger Flüssigkeiten verwendet werden und ebenfalls mit Seitenkanälen versehen sind (DE-PS 8 88 208).

Ferner sind trockene Gaspumpen, welche als Ringpumpen ausgebildet sind und bei welchen neben dem Schaufelrad ein Ringkanal angeordnet ist und darin für das zu verdichtende Medium verschiedene Entnah' mestellen vorgesehen sind (DE-PS 8 71494) :ur Anwendung gekommen.

Die&e bekannten Radialventilatoren, insbesondere bei zweistufigen Ausbildungen derselben, mit denen diese höheren spezifischen Drücke erzielt werden könnten, weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie relativ viel Platz benötigen und der konstruktive Aufwand relativ hoch ist.

Bei diesen bekannten Ausführungen treten in vielen Fällen quer zur Welle wirkende hydraulische Kräfte am Flügelrad auf, wodurch eine zusätzliche Belastung der Welle bedingt wird, was insbesondere dann unerwünscht ist, wenn für Motor und Pumpe eine gemeinsame Welle vorgesehen ist.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Radialventilators zwr Kühlung von elektrischen Maschinen, welcher die vorangehend erwähnten Nachteile nicht aufweist und mit dem bedeutend höhere spezifische Drücke als bei den bisher verwendeten Eigenvenülatoren erzielt werden können.

Der erfindungsgemäße Radialventilator ist dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Seitenkanal versehene Sektor A mit einer höchstens über 60° des Laufradum-ο fanges sich erstreckenden Einlaßöffnung und der andere Sektor B mit einer Axialspirale und einer mindestens angenähert über die ganze Sektorlänge sich erstreckenden Einlaßöffnung versehen ist

Ferner ist es zweckmäßig, wenn in den einzelnen is Sektoren die Einlaßöffnungen sich in radialer Richtung gesehen weiter innen als die Auslaßöffnung befinden.

Es kann sich weiterhin als vorteilhaft erweisen, wenn die Einlaßöffnung des mit einem Seitenkanal versehenen Sektors A, B sich in Drehrichtung des Laufrades gesehen in zunehmenden Maße weniger weit radial nach außen erstreckt

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird ein Ventilator geschaffen, welcher einen Hochdruck- und einen Niederdruckvolumenstrom liefert
Im Zusammenhang mit den vorstehend aufgeführten Ausführungsformen wird festgestellt daß Schutz für die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 nur in Verbindung mit Anspruch 1 begehrt wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung von Ausführungsbeispielen beispielsweise erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Diagramm mit den dimensionslos dargestellten Kennlinien verschiedener Radialventilatoren;

Fig.2 eine erste beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten zweiströmigen Seitenkanal-Radialventilators;
F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie IH-III in F i g. 2;
Fig.4 einen Schnitt analog Fig.3, jedoch durch einen zweiftutigen Seitenkanal-Radialventilator; und
F i g. 5 eine zweite beispielsweise Alisführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten zweiströmigen Radialventilators mit einem Hochdruck' und einem Niederdruckteil.

In F i g. 1 ist ein Diagramm mit den dimensionslos dargestellten Kennlinien verschiedener Radialventilatoren dargestellt, wobei auf der Abszisse die Durchflußzahl φ und auf der Ordinate die Druckzahl ψ aufgetragen ist Mit der dimensionslosen Darstellung •ψ = ί(φ) werden alle Kennlinien auf den gleichen so Laufraddurchmesser bezogen.

Aus diesem Diagramm ist es ersichtlich, daß mit einem leitradlosen Radialventilator a für eine mittlere Synchronmaschine oder einem leitradlosen Radialventilator b für eine mittlere Asynchronmaschine eine Druckzahl ψ - 0,8 nicht überschritten wird. Mit Hilfe von Turbogeneratorventilatoren c bzw. d mit nachge· schalteten Leiträdern werden Druckzahlen von knapp Über φ — 1 erzielt

Verwendet man nun einen erfindungsgemäß ausgebil-

deten zweiströmigen Seitenkanal-Radialventilator e, dann werden ganz erheblich höhere Druckzahlen erreicht Derart hohe Drücke sind sonst nur mit Hilfe von mehrstufigen Ventilatoren möglich.

Der in den F i g. 2 und 3 dargestellte Radialventilator

es weist zwei längs des Laufradumfangs voneinander getrennte und für sich als Ventilator wirkende Sektoren

A und B auf, wobei jeder der Sektoren mit je einem in

axialer Richtung neben der Laufradbeschaufelung 1 sich

befindenden und mit der letzteren zusammenwirkenden Seitenkanal 2 bzw. 3 versehen ist. Jeder der Seitenkanä-Ie 2 und 3 weist je eine Eintrittsöffnung 4 bzw, 5 for das zu fördernde Medium auf, wobei die Eintrittsöffnungen in radialer Richtung gesehen weiter innen als die Austrittsöffnungen 6 bzw. 7 angeordnet sind, so daß eine Ausnutzung der radial nach außen wirkenden Zentrifugalkraft des durch den Seitenkänäl strömenden Mediums stattfindet Zur Rückgewinnung der kinetischen Energie des im Seitenkanal strömenden Mediums sind die Auslaßkanäle als Diffusoren ausgebildet Um zu vermeiden, daß eine Rückströmung vom Seitenkanal 2 bzw. 3 in die Eintrittsöffnung 4 bzw. 5 stattfindet, sind die letzteren so ausgebildet, daß sie sich in Drehrichtung des Laufrades 8 gesehen in zunehmendem Maße weniger weit radial nach außen erstrecken, so daß keine Teile der Eintrittsöffnungen in Bereiche zu liegen kommen, in denen der Druck des zu fördernden Mediums bereits so groß ist, daß das letztere durch die Eintrittsöffnungen zurückströmt

Die beachtliche Druckerhöhung, die mit Hilfe eines Sciteakanalventifators erreicht werden kann, ist darauf zurückzuführen, daß der in Umfangsrichtuag des Laufrades verlaufenden Strömung eine Ringströmung um die Achse des ringförmigen Seitenkanals überlagert wird, so daß das zu fördernde Medium mehrfach aus dem Laufrad 8 in den Seitenkanal übertritt und umgekehrt

Bei der zweiströmigen Ausbildung des Radialventilators ergibt sich im Gegensatz zu einer einströmigen Ausbildung ein genügend großer Volumenstrom des zu fördernden Mediums um gewisse elektrische Maschinen auch bei deren voller Ausnutzung genügend zu kühlen.

Der teilbeaufschlagte Seitenkanalventilator in zweiströmiger Ausbildung verbindet die Vorteile hohen Druckes und günstigen Volumenstromes mit einem geringen radialen Platzbedarf, der praktisch nur durch den Laufraddurchmesser bestimmt ist, da Zufuhr- und Auslaßkanäle axial angeordnet werden können.

Der mit diesem Ventilator erzeugbare Druck kann noch dadurch erhöht werden, indem man im Seitenkanal Leitschaufeln anordnet sowie durch der Strömung angepaßte Krümmung der Eintrittskanten der Laufradschaufeln.

Um die Abmessungen des Ventilators möglichst gering zu halten, ist es notwendig, die Spalten zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse möglichst klein zu bemessen. Dies hat jedoch bei ungeeigneter Ausbildung des Ventilators zur Folge, daß die Lärmentwicklung erhöht wird.

Um die Lärmentwicklung zu vermindern, kann man zum Beispiel die Schaufelzahl des gleichmäßig geteilten Laufrades 8 derart wählen, daß sie durch die Anzahl der gleichmäßig über den Laufradwmfang verteilten Seitenkanftle 2 und 3 nicht ganzzfthlig teilbar ist Man kann jedoch auch die Schaufeln des Laufrades 8 gleichmäßig und die Seitenkanäle 2 und 3 ungleichmäßig über den Umfang des Laufrades 8 verteilt anordnen. Eine andere Möglichkeit ist, daß man die Schaufeln des Laufrades mit einer statistisch verteilten unterschiedlichen Teilung über den Umfang des letzteren anordnet, wie dies

ι ο bereits von anderen Gebläsen her bekannt ist

Ein weiteres Mittel zur Verminderung der Lärmerzeugung ist, daß in Umlaufrichtung des Laufrades 8 gesehen der vordere und der hintere Teil 11 bzw. 12 der Einlaßöffnungen 4 und 5 schräg zu der sie überstreichenden Schaufelkante 13 verläuft, so daß die einzelnen zwischen den Laufradschaufeln gebildeten Kammern allmählicher in bzw. außer Verbindung mit jeder der Einlaßöffnungen 4 und S gebracht werden. Dabei ist es auch von Vorteil, wenn die Begrenzungskante 14 der in axialer Richtung neben dem Laufrad 8 sich befindenden und mit dem letzteren zusammenwirkenden Gehäusedichtfläche !5 an keiner Stelle parallel zu der sie bei Drehung des Laufrades 8 überstreichenden Schaufelkante 13 verläuft

Zur Verminderung der Lärmerzeugung ist es ebenfalls vorteilhaft wenn die Begrenzungskante 16 der in radialer Richtung neben dem Laufrad 8 sich befindenden und mit dem letzteren zusammenwirkenden Gehäusedichtfläche 17 an keiner Stelle parallel zu der sie bei Drehung des Laufrades 8 fiberstreichenden Schaufelkante 18 verläuft

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, kann der Radialventilator auch zweiflutig ausgebildet werden, wobei dann zum Beispiel jeder der Seitenkanäle 9 und 10 zur Kühlung

JS einer auf der gleichen Seite wie der entsprechende Kanal sich befindenden elektrischen Maschine dient.

Über dem Umfang des Laufrades können auch voneinander getrennte und verschiedene Ventilatorsysteme vorgesehen werden, wie das zum Beispiel aus Fig.5 ersichtlich ist Bei dem in Fig.5 dargestellten Beispiel sind zwei Sektoren A und B vorgesehen, wobei der Sektor A in der vorangehend beschriebenen Weise als Seitenkanalventilator wirkt und einen kleinen Volumenstrom mit hohem Druck liefert während der zweite Sektor B als ein normaler und mit einer Achsspirale 19 versehener Radialventilator mit großem Schluckvermögen und kleinem Druck arbeitet Bei einer solchen Ausbildung des Ventilators dient zum Beispiel das Hochdruckventilatorsystem zur Kühlung des Rotors

so und das Niederdruckventilatorsystem zur Kühlung des Stators einer elektrischen Maschine.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche;

   t, Radialventilator zur Kühlung von elektrischen Maschinen, welcher zwei längs des Laufradumfanges vonsinander getrennte und für sich als Ventilator wirkende Sektoren aufweist, wobei einer der Sektoren mit mindestens einem in axialer Richtung neben der Laufradbeschaufelung sich befindenden und mit der letzteren zusammenwirkenden Seitenkanal versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Seitenkanal (2) versehene Sektor (A) mit einer höchstens über 60° des Laufradumfanges sich erstreckenden Einlaßöffnung (4) und der andere Sektor (B) mit einer Axialspirale (19) und einer mindestens angenähert über die ganze Sektorlänge sich erstreckenden Einlaßöffnung (S') versehen ist
2. 2. Radial ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Sektoren die Einlaßöffnungen (4, S) sich in radialer Richtung gesehen weife:.' innen als die Auslaßöffnung (6, 7) befinden.
3. 3. Radialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (4,5) des mit einem Seitenkanal (2, 3) versehenen Sektors (A, B) sich in Drehrichtung des Laufrades (8) gesehen in zunehmenden Maße weniger weit radial nach außen erstreckt