DE2105768B2 - Axialgeblaese mit leitrad - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorleitrad und Nabe in einem rohrförmigen Gebläsegehäuse in einteiliger Gußausführung für ein Axialgebläse, wobei die Schaufeln des Leitrades so geformt und angeordnet sind, daß sie sich am Nabenumfang, in axialer Richtung gesehen, überdecken.

Bei Axialgebläsen werden zur Verbesserung des Wirkungsgrades und zur Geräuschminderung Vor- oder Nachleit'äder verwendet. Hierdurch wird im ersten Fall ein Eintrittsdrall vor dem Laufrad und im anderen Falle ein drallfreies Abströmen der Luft hinter dem Laufrad erreicht.

Mit Rücksicht auf eine wirtschaftliche Fertigung werden die Schaufelräder im Kokillen- oder im Druckgußverfahren hergestellt. Diese Verfahren liefern eine für die Strömung hinreichend gute Oberfläche, die außer dem entgraten der Formtrennfugen keinerlei Nacharbeiten bedarf. Aus strömungstechnischen Gründen wird sowohl für Leiträder wie auch für Laufräder eine möglichst große Anzahl Schaufeln angestrebt. Mit größer werdender Schrägstellung und zunehmender axialer Breit der Schaufeln überdecken sich diese in Achsrichtung gesehen in Nabennähe, so daß bei einer Herstellung durch Gießen die Kerne zwischen den Schaufeln nicht mehr in axialer Richtung gezogen werden können. In diesem Falle müssen die Kerne radial gezogen werden, womit sich wesentlich größere und teurere Gußformen ergeben. Bei Überdeckung der Leitschaufeln in Achsrichtung des Gebläses gesehen, ergibt sich nicht nur eine größere Gießform, bei der die Kerne radial gezogen werden müssen, sondern noch ein weiterer Nachteil dadurch, daß eine einteilige Ausführung des Leitrades mit dem Gebläsegehäuse nicht möglich ist Eine solche einteilige Ausführung von Leitrad und Gebläsegehäuse wird jedoch angestrebt, weil sich hierdurch ein Einpassen und Befestigen des Leitrades mit Nabe im Gebläsegehäuse erübrigt. Vorteilhaft ist bei der einteiligen Ausführung auch die feste Verbindung mit der Nabe, in der in der Regel das Laufrad fliegend gelagert wird. Nachteilig ist in strömungstechnischer Hinsicht jedoch der bei einer einteiligen Ausführung notwendige freie Raum zwischen den Schaufeln für das axiale Ziehen der Kerne; er zwingt zu kleiner Schaufelzahl oder geringer Schrägstellung der Schaufeln.

Es ist ein Axialgebläse bekannt (Der Aufbau der raschlaufenden Verbrennungskraftmaschinen A. Scheiterlein, Wien, Springerverlag 1964, Seite 452, Abb. 231 a), bei dem das Leitrad mit der Nabe und dem Gehäuse in einteiliger Gußausführung hergestellt ist. Hierbei überdecken sich die Leitschaufeln in Nabennähe. Es handelt sich hierbei jedoch um eine Ausführung in

ίο Sandguß, bei dem die Kerne jeweils nach dem Guß zerstört werden. Die Oberfläche solcher Sandgußteile ist rauh und strömungstechnisch ungünstig, sie muß von Hand nachgearbeitet werden und ist für die Fertigung großer Stückzahlen zu teuer und damit ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Axialgebläse die Vorteile einer einteiligen Gußausführung von Gebläsegehäuse und Leitrad mit Nabe zu nutzen, ohne zugleich die Nachteile von zu großen Schaufeliibständen oder geringer Schrägstellung der Schaufeln oder geringer axialer Schaufelbreite in Kauf nehmen zu müssen. Dieses wird bei einem Axialgebläse der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Vorleitrad aus zwei Schaufelkränzen besteht, wovon der zweite Leitkranz dessen Schaufeln sich in axialer Richtung überdecken, in das Gebläsegehäuse eingesetzt ist. Hierdurch ergibt sich eine große Umlenkung der Luft vor Eintritt in das Laufrad mit entsprechender verlustarmer Umsetzung von Geschwindigkeits- in Druckenergie. Außerdem hat die Tandemanordnung durch geeignete Abstimmung der Schaufelstellung am Übergang vom ersten zum zweiten Laufrad die günstige; Wirkung eines Spaltflügels, bei dem trotz großer Umlenkung keine oder nur geringe Abreißverlusie in der Strömung eintreten. Da dem zweiten Leitrad keinerlei tragende oder stützende Funktionen zugeordnet sind„ kann dieses aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff bestehen, an dessen Gießform weniger hohe Anforderungen gestellt werden, wie an eine solche für Leichtmetall, so daß sich hierfür eine einfachere und billigere Ausführung ergibt. Die Verwendung von zwei Vorleiträdern ermöglicht es, die gesamte Umlenkung der Strömung so auf die beiden Vorleiträder zu verteilen, daß ein Vorleitrad mit weniger Umlenkung und weniger schräggestellten Schaufeln, zusammen mit dem Gebläsegehäuse in einteiliger Gußausführung hergestellt werden kann. Die kleinere Schaufelzahl dieses Vorleitrades mit geringerer Schrägstellung ermöglicht sehr breite Schaufeln, womit die Nabenlänge zunimmt und damit die Lagerung des fliegend gelagerten Laufrades eine breitere Basis erhält. Die breiten Schaufeln ergeben eine sehr stabile Verbindung der Nabe zum Gebläsegehäuse und verleihen dem Gebläsegehäuse die notwendige Steifigkeit.

Die Anwendung eines zweiten Vorleitrades ist zwar bei einem Verdichter nach der FR-PS 9 67 212 bekannt. Hierbei sind die Schaufeln des Nachleitrades auf einer Nabe in Abhängigkeit von der Drehzahl verstellbar. Das erste Vorleitrad ist jedoch nicht in ein teiliger Kokülengußausführung mit dem rohrförmigen Gebläsemantel hergestellt. Die gezeigte Ausführung wird bei sehr großen Verdichtern verwendet, wegen ihrer Größe erlaubt sie nicht die fertigungstechnisch einfache Lösung der Zusammenfassung von Nabe, Schaufelgitter

⁶S und Gehäuse als Druck- oder Kokillengußteil.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das zweite Leitrad doppelt so viele Leitschaufeln wie das erste Leitrad hat.

Die enge Beschaufelung ermöglicht eine starke Umlenkung der Strömung und dient der Geräuschminderung.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.

Abb. 1 zeigt ein Axialgebläse teilweise im Längsschnitt;

A b b. 2 zeigt einen umlaufenden Schnitt durch die Schaufeln der Vorleiträder und des Laufrades, entsprechend der Schnittlinie 11-11 in A b b. 3;

A b b. 3 zeigt eine Teilansicht auf die Vorleiträder und das Laufrad des Axialgebläses nach A b b. 1.

In Abb. 1 ist ein Axialgebläse 1 mit zwei Vorleitrndern 2, 3 dargestellt, bei dem das erste Vorleitrad 2 mit Nabe 4 zusammen mit einem Gebläsegehäuse 5 '5 einteilig gegossen ist. Das zweite Vorleitrad 3 ist in Tandernbauweise mit der verlängerten Nabe 4 des Vorleitrades 2 fest verbunden. Der Abstand der Vcrleiträder 2, 3 voneinander und die Stellung und Form der Schaufeln auf beiden Vorleiträdern 2,3 sind so gewählt, daß ein sogenannter Spaltflügeleffekt erzielt wird, der eine große Umlenkung der Strömung ohne nennenswerte Abreißverluste ermöglicht. Ein Laufrad 6 ist in der Nabe 4 fliegend gelagert und wird durch eine hohle Schaufel 7 im Vorleitrad 2 durch ein nicht näher dargestelltes Antriebselement angetrieben. Der Antrieb kann dabei mechanisch durch ein Kegel-, Schubstangenoder Kettengetriebe oder hydraulisch oder pneumatisch erfolgen.

In A b b. 2 sind die Vorleiträder 2,3 und das Laufrad 6 in einem abgewickelten Radialschnitt dargestellt. Das mit dem Gebläsegehäuse 5 zusammengegossene Vorleitrad 2 hat an der Nabe 4 einen so großen Schaufelabstand, daß sich die Schaufeln in Achsrichtung des Gebläses gesehen, nicht überdecken und die Kerne der Gießeinrichtung parallel zur Gebläseachse gezogen werden können. Das zweite Vorleitrad 3 hat an der Nabe einen so geringen Schaufelabstand, daß sich die Schaufeln in Achsrichtung des Gebläses gesehen, überdecken. Diese Überdeckung erlaubt in der Gießform zwar kein axiales Ziehen der Kerne, so daß eine größere Form mit radial zu ziehenden Kernen verwendet werden muß, jedoch erlaubt die Ausführung in glasfaserverstärktem Kunststoff eine wesentlich einfacheie Gießform als eine solche fm Leichtmetalldruck- oder Kokillenguß. Diese einfache Ausführung des zweiten Vorleitrades 3 in Kunststoff wird dadurch möglich, daß dem ersten Vorleitrad 2 die tragende Funktion für die Lagerung zugeordnet ist. Diese Funktion wird wiederum durch die einteilige Gußausführung zusammen mit dem Gebläsegehäuse 5 und der Nabe 4 möglich.

Wie aus Abb. 1 ersichtlich, erfolgt die Befestigung des zweiten Vorleitrades 3 an der Nabe 4 des ersten Vorleitrades 2 durch eine Schnappverbindung 8, wobei durch Erwärmen des Kunststoffvorleitrades 3 das Fügen erleichtert wird. Geeignete Klebeverbindungen zur Befestigung des zweiten Vorleitrades 3 können ebenso angewendet werden. Die im Schaufeigitter des ersten Vorleitrades 2 vorgesehene hohle Schaufel 7 ist durch das Gebläsegehäuse 5 geführt und kann über dieses hinaus noch bis zum Ausgangspunkt des Antriebes verlängert werden. Durch Einbeziehen des Gebläseantriebes in das Schaufelgitter ergibt sich eine kurze Baulänge, bei der der Antrieb die Zuströmseite nicht wie bei Axialgebläsen herkömmlicher Bauart beeinträchtigt.

In Abb.3 ist das Axialgebläse in Teüansicht auf die Zuströmseite dargestellt. Die Schaufeln des Vorleitrades 2 zeigen in Nabennähe keine Überdeckung, während die Schaufeln des dahinterliegenden zweiten Vorleitrades sich in Nabennähe überdecken. Die durch die beiden Vorleiträder 2, 3 erzielte starke Umlenkung der Strömung bewirkt im Axialgebläse über weite Drehzahlbereiche eine günstige Umsetzung von Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie und vermeidet zugleich lästige Geräusche.

Abweichen von der zeichnerischen Darstellung kann die Erfindung ebenso auf zwei Nachleiträder Anwendung finden oder das zweite Leiirad, in Strömungsrichtung gesehen, vor dem mit dem Gehäuse einteilig gegossenen Leitrad angeordnet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorleitrad und Nabe in einem rohrförmigen Gebläsegehäuse in einteiliger Gußausführung für ein Axialgebläse, wobei die Schaufeln des Leitrades so geformt und angeordnet sind, daß sie sich am Nabenumfang, in axialer Richtung gesehen, überdekken, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorleitrad (2,3) aus zwei Schaufelkränzen (2 jnd 3) besieht, wovon der zweit« Leitkranz (3), dessen Schaufeln sich in axialer Richtung überdecken, in das Gebläsegehäuse (5) eingesetzt ist.

2. Axialgebläse nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß auf den Leiträdern die Schaufelstellung am Übergang vom ersten zum zweiten Leitrad so aufeinander abgestimmt ist, daß ein Spaltflügeleffekt erreicht wird.

3. Axialgebläse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Leitrad (3) doppelt so viele Leitschaufeln wie das erste Leitrad (2) hat.