DE2109409A1

DE2109409A1 - Anordnung zur Verminderung der Spaltverluste bei Lüftern mit schwingend gelagertem Laufrad

Info

Publication number: DE2109409A1
Application number: DE19712109409
Authority: DE
Original assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Current assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Priority date: 1971-02-27
Filing date: 1971-02-27
Publication date: 1972-09-07

Description

VKB Kombinat Luft- und
Kältetechnik

808 Dr es de η
KOnigabrüoker Landstr. 156

Anordnung zur Verminderung der SpaltVerluste bei Lüftern mit schwingend gelagertem Laufrad

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verminderung der Spaltverluste bei Lüftern mit schwingend gelagertem Laufrad gegenüber einem starr befestigten Mntrittsgehäuse, insbesondere bei Laufrädern radialer und diagonaler Bauart von Lüftern relativ kleiner Druokzahl, welche einen hohen Reaktionsgrad und damit einen hohen Spaltdruck am Umfang des Laufrades naoh sich zieht·

Der sich zwischen der Deckscheibe des Laufrades und dem korrespondierenden Gehäuse ausbildende Ringspalt begrenzt die zurückströmende Leckluftmenge und beeinflußt den aerodynamischen Wirkungsgrad des Lüfters· Bei starrer Aufhängung der bewegten Teile eines Lüfters, z. B. des Laufrades, des Antriebsmotors und gegebenenfalls eines zwiachengeschalteten Getriebes, im Gehäuse wird die Größe des Ringspaltes durch die Fertigungsgenauigkeit bestimmt und verändert sich während des Betriebes nicht· Nachteilig ist die Übertragung des erzeugten Körpersohalla und der Schwingungen auf das gesamte Lüfteraggregat, so daß eine schwingungsdämpfende Isolierung gegenüber der Umgebung sowie den anzuschließenden Rohrleitungen erforderlich ist·

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Werden bei einer anderen bekannten Lüfterausführung Motor und Laufrad gemeinsam mit dem Ansaugstutzen des Gehäuses federnd gelagert, während die übrigen Gehäusebauteile starr ausgebildet sind, entstehen zwar ebenfalls keine Spaltprobleme,
jedooh ergeben sich Abdichtschwierigkeiten zwischen dem Ansaugstutzen und dem feststehenden Gehäuse*. Sind zur Beseitigung
dieser Nachteile die rotierenden Lüfterbauteile als starres
Einschubaggregat gegenüber dem gesamten Gehäuse federnd abgestützt, wird auf Grund der Relativbewegung zwisohen Deekscheibenkante des Laufrades und Gehäuse ein größerer Ringspalt erforderlich» Dieser breite Spalt ist ungünstig für Laufräder
ψ mit kleinen Druokzahlen ( y = 1), bei denen ein wesentlicher Teil der zugeführten mechanischen Energie bereits im Laufrad in Druckenergie umgesetzt wird, und* wirkt 3ich insbesondere dann nachteilig aus, wenn diese Laufräder ein kleines Verhältnis
zwischen Breite und Durohmesser besitzen«

Die im Turbomaschinenbau angewendeten labyrinthartigen Anordnungen zum Abdichten des Spaltes sind fertigungstechnisch zu aufwendig und deshalb nicht auf den Lüfterbau übertragbar. Für Lüfter bekannte Ausführungen des Ringspaltes erfüllen bei federnd gelagerten Laufrädern nicht die erforderliche Dichtwirkungo So ist ein Trommellüfter bekannt, bei dem die äußere
k und innere Kante der Deckscheibe des Laufrades Je einen Ringspalt bildete Zwischen diesem äußeren und inneren Ringspalt ist eine Entspannungskammer angeordnet, die die Intensität und
Richtung des Leckluftatromes beeinflußt. Für federnd gelagerte

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Laufrad er erweist sich eine solche Ausführung als unzweckmäßig, da die infolge der radialen und axialen Sehwingungs— amplituden erforderliche Spaltbreite den durch die spezifische Luftführung erreichten Vorteilen entgegenwirkt· Bei einem anderen bekannten Zentrifugalgebläse wird in eine an der Deckscheibe des Laufrades befindliche Ringrille oder Ringfläche durch den Förderstrom oder unmittelbar aus pulvrigem, körnigem oder knetbarplastischem Stoff ein Ring aufgebracht, in den die Gehäusekante eine radial verlaufende Wut formt. Auch diese Dichtung ist nur für eine feste Laufrad-Gehäuse-Verbindung geeignet, da sich bei federnder Aufhängung des Laufrades infolge der weitaus größeren axialen als radialen Schwingungsamplituden eine flache Nut soloher Breite ausbildet, daß eine wirksame Dichtung nicht gewährleistet ist.

Die Erfindung hat den Zweck, bei Lüftern mit im Gehäuse schwingend gelagertem Laufrad- und Antriebsaggregat durch Verminderung der Spaltverluste ohne Erhöhung des Fertigungsaufwands den aerodynamischen Wirkungsgrad zu verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Art und Weise der Formgebung des Spaltes die zurückströmende Leckluftmenge auf ein technisch realisierbares Miniraum zu reduzieren.

Srfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die innere Deckscheibenkante des Laufrades im Gehäuse einen aus den radialen und axialen Komponenten der Laufrad schwingungen resultierenden, in axialer Richtung verlaufenden, doppelten Ringspalt in Art einer Labyrinthdichtung bildet, dessen beide ßinzelringspalte die Deckscheibe radial wechselseitig in Richtung auf ein Minimum verengt. Da an ;jeder Stelle des Umfanges des doppelten Ringspaltes ein jeweils schmälster Jiinzelringspalt entsteht, wird mit geringstem Aufwand eine

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Verbesserung der Diohtwirkung erreicht· In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist die Deckscheibenkante mit einem am Gehäuse befestigten Ring aus elastischem, nichtmetallischem Werkstoff, vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere Polystyrolschaum halbharter Beschaffenheit und vorgegebener Abriebfeatigkeit in Eingriff, wobei erfindungsgemäß die Oberfläche des Ringes mittels eines Schichtstoffes höherer Festigkeit, vorzugsweise ebenfalls Kunststoff, verfestigt ist. Die Ausarbeitung des Ringspaltes aus Schaumkunststoffringen gewährleistet, daß einzelne Sohwingungsatöße elastische abgefangen und gedämpft werde, so daß sich das rotierende System schnell stabilisiert und außerdem der sich ausbildende Spalt nicht durch maximale Stoßamplituden, sondern durch mittlere Schwingungsausschläge bestimmt wird· Dadurch wird die Einhaltung einer nicht weiter zu unterschreitenden Mindestleckluftmenge erreioht·

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen näher dargestellt· JSs zeigen

Fig· 1: einen Ausschnitt eines Radiallüfters mit

den in Wirkungsverbindung stehenden Teilen des Laufrades und des Gehäuses in schematischer Darstellung im Schnitt}

Fig. 2: eine lüinzelheit der Fig. 1 unter Verwendung eines mit dem Gehäuse verbundenen, mit dem Laufrad zusammenwirkenden Schaumkunststoff— ringes;

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Fig. 3: eine Variante der Verbindung dea Schaumkunststoffringes mit dem Gehäuse.

In einem Gehäuse Λ eines Radiallüfters ist ein aus einem Laufrad 2 sowie nicht dargestelltem Motor und Getriebe bestehendes starres Einsohubaggregat in nicht sichtbarer Weise schwingend gelagert. Eine die Lüfterschaufein 3 abschließende Deckscheibe 4 des Laufrades 2 bildet mit. ihrer Kante 5 im Gehäuse 1 einen axial verlaufenden Ringspalt 6, den sie in die beiden Einzelringspalte der Breite s. und s_ unterteilt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist ein Ring 7 aus Kunststoff, vorzugsweise Polystyrolschaum halbharter Beschaffenheit und vorgegebener Abriebfestigkeit, im Bereich der Kante 5 der Deckscheibe 4 in das Gehäuse 1 eingeschäumt oder bildet nach Fig. 3 durch Verbindung mit dem Gehäuse einen Teil der Gehäusekontur. In diesen Ring 7 schleift die Kante 5 des Laufrades 2 den Ringspalt 6 entsprechend der auftretenden axialen und radialen Schwingungen des Laufrades 2 ein.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende;

Beim Betrieb des Laufrades 2 verengt die Deckscheibe 4 infolge radialer Schwingungsamplituden wechselweise die Einzelringspalte s. oder s«. Da die Sperrwirkung auf die durch Pfeile gekennzeichnete zurückströmende Leckluft an jedem Punkt des Umfanges durch den jeweils schmälsten der beiden Sinzelringspalte s, oder S₂ bestimmt wird, ergibt sich eine labyrinthartige Diohtung. Die Wirkung wird bei Einsatz des Ringes 7 aus Schaumstoff noch verbessert, weil

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diaroli die Elastizität des verwendeten Werkstoffes die Breite und Tiefe des sich, einschleifenden Ringspaltes nicht durch maximale, sondern nur durch mittlere Schwingungsausschlage bestimmt wird, so daß die die durchtretende Leckluftmenge bestimmenden JSinzelringspalte s. und s„ beim Betrieb des Lüfters eine von

³Λ ^{+ a}2 bis gegen O gehende Dimension einnehmen und damit 2

für schwingend gelagerte Laufräder nicht mehr zu unterbieten sind.

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Claims

Pat ent ansprüohe;

Anordnung zur Verminderung der Spaltverluste bei Lüftern mit schwingend gelagertem Laufrad gegenüber einem starr befestigten Gehäuse, insbesondere bei Laufrädern radialer und diagonaler Bauart von Lüftern relativ kleiner Druckzahl und hohen Reaktionsgrades, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibenkante (5) des Laufrades (2) im Gehäuse (1) einen aus den axialen und radialen Komponenten der Laufradschwingungen resultierenden, in axialer Richtung verlaufenden doppelten Ringspalt (6) in Form einer Labyrinthdichtung bildet, dessen beide Sinzelringspalte (s.; Sp) die Deckscheibe (4) radial wechselseitig in Richtung auf ein Minimum verengt·

2« Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dis Deckscheibenkante (5) mit einem am Gehäuse (1) befestigten Ring (7) aus elastischem, nichtmetallischem Werkstoff, vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere Polystyrolschaum halbharter Beschaffenheit und vorgegebener Abriebfestigkeit in Eingriff ist·

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Ringes (7) mittels eines Schichtstoff es höherer Festigkeit, vorzugsweise Kunststoff, verfestigt ist.

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