DE2437001A1

DE2437001A1 - Radialgeblaese

Info

Publication number: DE2437001A1
Application number: DE2437001A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ing Grad Koeger; Heinz Ing Grad Wieland
Original assignee: Wilhelm Gebhardt GmbH
Current assignee: Wilhelm Gebhardt GmbH
Priority date: 1974-08-01
Filing date: 1974-08-01
Publication date: 1976-02-12
Also published as: ATA587375A; FR2280810B1; DE2437001B2; CH601674A5; AT343259B; FR2280810A1

Description

31. J-ul i «1974 D 4882 - relu

Wilhelm Gebhardt GmbH., Waidenburg ü/Neuenstein

Radialgebläse

Die Erfindung betrifft ein Radialgebläse mit wenigstens einem Laufrad, das sich in axialer Richtung zwischen einer Tragscheibenseite und einer Deckscheibenseite erstreckende, in im wesentlichen gleichmäßigen Abständen über den Umfang verteilte Schaufeln enthält, die das.in axialer Richtung einkommende Medium in radialer Richtung hinausfördern.

Es sind Laufräder für Lüfter mit rückwärts gekrümmten Schaufeln bekannt, die einen guten Wirkungsgrad sowie eine überlastungssichere Kennlinie haben, d.h., das Leistungsbedarfsmaximum befindet sich etwa im Bereich des Wirkungsgradmaximums. Nachteilig bei diesen bekannten Laufrädern ist, daß sie gegenüber

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sogenannten Trommellaufrädern "bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit einen wesentlich kleineren Volumenstrom und Druck erzeugen. Wenn man bei einem bekannten Radiallaufrad den gleichen Betriebspunkt wie bei einem entsprechenden Trommellaufrad erreichen will, sind für den Betrieb des Radiallaufrades wesentlich höhere Umfangsgeschwindigkeiten erforderlich, was wiederum zu einem wesentlich höheren Geräuschpegel führt.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Radialgebläse mit einem Laufrad zu schaffen, das vorzugsweise ein Trommellaufrad gleicher geometrischer Außenabmessungen ersetzen kann und dessen dimensionslose Kennzahlen, vorzugsweise die Volumenzahl wesentlich höher liegen. Dementsprechend soll das Radiallaufrad ebenfalls eine überlastsichere Kennlinie aufweisen, d.h., das Wirkungsgradmaximum soll sich innerhalb des Kennlinienbereiches befinden, und der Leistungsbedarf soll gegen den Betriebspunkt "freiausblasend" wieder abfallen. Das zu schaffende Radiallaufrad soll darüber hinaus im Vergleich zu einem Trommellaufrad einen besseren Wirkungsgrad aufweisen. Der Vorteil eines Radiallaufrades gegenüber einem Trommellaufrad, daß nämlich eine höhere Druckumsetzung möglich ist, da es bei gleichen Außenabmessungen mit höherer Geschwindigkeit gefahren werden kann, «fl.1 erhalten bleiben. Die Volumenzahl des zu schaffenden Radiallaufrades soll hierbei wesentlich höher als bei bekannten Radiallaufrädern liegen. Es soll also gewissermaßen ein Radialgebläse geschaffen werden, das die Vrteile der bekannten ladialgebläse mit denjenigen der Trommel-

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- 3 läufer kombiniert.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Anzahl der Schaufeln zwischen zehn und sechzehn beträgt und die Schaufeln ein einem Flugzeugtragflächenprofil für niedrige Fluggeschwindigkeiten entsprechendes ^uerschnittsprofil an sich bekannter Art aufweisen, daß der ochaufelwinkel an der Lufteintrittsseite in der Größenordnung von 20° bis 35° und der Schaufelwinkel an der Luftaustrittsseite in der Größenordnung von 40° bis 55° liegt und daß die der Drehachse des Laufrades zugewandte Innenkante der Schaufeln schräg und sich hierbei von der Deckscheibenseite zur Tragscheibenseite der Drehachse nähernd verläuft, derart, daß sich der über die Drehachse gemessene Abstand der Innenkanten gegenüberliegender Schaufeln von dem die Deckscheibe tragenden Stirnende zu dem die 'Tragscheibe tragenden Stirnende verringert.

Die Erfindung geht einerseits von- der Erkenntnis aus, daß eine relativ höhe Schaufelzahl zu einem nicht zu großen Schaufelabstand führt, welcher Yerwirbelungen im Schaufelkanal mit sich bringen könnte. Eine relativ hohe Schaufelzahl ergibt außerdem ein günstiges Frequenzspektrum. Andererseits darf der Schaufelabstand jedoch auch nicht zu klein gemacht werden, da dies zu einem kleinen Luftdurchsatz und zu einer großen Schaufelwandreibung führen würde. Dementsprechend sind bei einer besonders zweckmäßigen Ausgest_altung der Erfindung zwölf Schaufeln

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vorgesehen. Nach einer weiteren Erkenntnis gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß der Bchaufelradwinkel an der Lufteintritts-Seite zwischen 25° und 35 liegt, und daß der Schaufelwinkel an der Lui'taustrittsseite zwischen 4-0 und 50 liegt. Diese Dimensionierung ist besonders günstig, da hierbei ein optimales Verhältnis zwischen der Volumenzahl und der Leistungscharakteristik erreicht werden kann. Werden nämlich die Werte der Winkel größer gewählt, so hätte zwar die Volumenzahl einen günstigeren Wert, aber die Leistungscharakteristik würde sich verschlechtern. Dadurch, daß die der Deckscheibe zugewandte Schaufelkante entlang einem Kreisbogen, zweckmäßig etwa entlang einem Viertelkreisbogen verläuft, wird die Gefahr von Ablösungen vermieden. Darüberhinaus wurde durch den schrägen Verlauf der Schaufelkante die mittlere radiale Schaufelerstreckung vergrößert, ohne daß der Innendurchmesser deckscheibenseitig verkleinert werden mußte. Eine zu kurze radiale Schaufelerstreckung hätte im Schaufelkanal eine schlechte Energieumsetzung zur Folge - dies wurde vermieden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt das Verhältnis des Abstandes der Innenkanten gegenüberliegender Schaufeln zwischen dem die Deckscheibe tragenden Stirnende und dem die Tragscheibe tragenden Stirnende ca. 1,16. Sofern das gemäß der Erfindung vorgesehene Radiallaufrad ein herkömmliches Trommellaufrad ersetzen soll, ist es erforderlich, das Laufrad außen in Form eines Kreiszylinders zu gestalten. Bezogen auf die Innenabmessungen besteht in diesem Fall eine zweckmäßige

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Ausführungsform der Erfindung darin, daß die Verhältnisse der über die Drehachse gemessenen Abstände der Innenkanten und der Außenkanten gegenüberliegender Schaufeln an der Tragscheibenseite ungefähr 0,63 und _an der Deckscheibenseite ungefähr 0,73 betragen.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß die Innenkanten der Schaufeln schräg zur Drehachse verlaufend gestaltet sind. Diese Maßnahme der sich von dem die Deckscheibe tragenden Stirnende zu dem die Tragscheibe tragenden Stirnende verjüngenden Innenkanten der Schaufeln ist im Vergleich mit parallel zur Drehachse verlaufenden Innenkanten vorteilhaft, da eine zu kurze radiale Schaufelerstreckung eine schlechte Energieumsetzung im Schaufelkanal bedeuten würde. Durch die Abschrägung konnte hingegen die mittlere radiale Schaufelerstreckung vergrößert, aber der Innendurchmesser durchschnittlich verkleinert werden.

Schließlich sieht die Erfindung vor, daß die Deckscheibe kreisbogenförmig gestaltet ausgebildet ist.

Mit def erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich also ein Lüfter mit sehr großem Volumenstrom bei kleinstmöglichem Geräusch,der den Trommelläufer bei bestimmten Geschwindigkeiten ersetzen kann und der dem im Klimagerätebau und'im Bau von luftteohnischen Anlagen vorherrschenden starken Trend für Ventilatoren mit überlastungssicheeer Kennlinie, besserem Wirkungsgrad im

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Vergleich zum 'trommelläufer und höherem Druckumsatz (wegen der höheren Geschwindigkeit gegenüber dem Trommelläufer) entspricht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigern

Fig. 1 eine Stirnansicht eines Laufrades eines Radialgebläses gemäß der Erfindung, von dem die Deckscheibe tragenden ätirnende aus gesehen und

Figo 2 einen durch die Drehachse gelegten Längsschnitt durch das Laufrad nach Fig. 1, wobei zur besseren Übersichtlichkeit der zeichnerischen Darstellung die Projektionsdarstellung lediglich je einer Schaufel auf gegenüberliegenden weiten gezeigt ist.

Das in den Figuren gezeigte Laufrad 1 eines Sadiall-üfters, dessen weiteren Teile in der Zeichnung nicht dargestellt/sind, weist symmetrisch zur Drehachse 2 angeordnete und sich in axialer Richtung zwischen den beiden Stirnseiten erstreckende Schaufeln 5 auf. Eine der Stirnseiten, die nachfolgend als Tragscheibenseite bezeichnet wird, weist eine in Form eines flachen Kreisringes gestaltete Tragscheibe 4- auf. Die gegenüberliegend angeordnete Deckscheibe 5 ~ an· welche die Einströmdüse bei 10 anschließt - ist in etwa in Form eines Flansches gestaltet und kreisbogenförmig gekrümmt. Die samt-

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lieh gleich ausgebildeten Schaufeln 3 sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, in Längsrichtung profiliert ausgebildet, und zwar entspricht das Querschnittsprofil der Schaufeln 3 einem Flugzeugtragflächenprofil für niedrige Fluggeschwindigkeiten, also für solche bis etwa 250 km/h. Die Luft wird wie üblich axial von der Mitte her angesaugt und in radialer Richtung ausgeblasen. Der Schaufelwinkel ^, (Eintrittswinkel) liegt in der Größenordnung zwischen 20° und 35° ι vorzugsweise 25 bis 30°, und der Schaufelwinkel ρ (Austrittswinkel) an der Luftaustrittsseite liegt in der Größenordnung zwischen 40° und 55°» vorzugsweise 45 bis 50 _o Insgesamt sind bei dem gezeigten Beispiel über den Umfang verteilt zwölf Schaufeln 3 vorgesehen, man kann jedoch allgemein die Schaufelzahl zwischen zehn und sechzehn wählen. Die der Drehachse 2 zugewandten Innenkanten 6 der Laufräder sind derart ausgebildet, daß sich der über die Drehachse 2 gemessene Innenabstand der Innenkanten 6 gegenüberliegender Schaufeln 3 von dem die Deckscheibe 5 tragenden Stirnende zu dem die Tragscheibe 4 tragenden Stirnende verringert, derart, daß Di^. kleiner als D±2 ist. Das Verhältnis der Abstände D.^ und D-₂ an den Stirnenden beträgt ca. 1,16. Wie ersichtlich, verlaufen die Außenkanten 7 der Schaufeln 3 in axialer Sichtung gesehen parallel zur Drehachse, so daß das Schaufelrad an der axialen Außenseite eine zylindrische Gestaltung aufweist, wodurch ermöglicht wird, daß das Laufrad ein übliches Trommellaufrad ersetzen kann. Der Außendurchmesser D ist also gleichbleibend.

Die Innenkanten 6 sind schräg zulaufend gestaltet, derart,

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daß die Verhältnisse D. „/D,, (an der die Deckscheibe tragenden

χ ι a

Stirnseite) und D*p/^D _a (⁸^ der die Tragscheibe tragenden Stirnseite) ungefähr 0,63 bzw. 0,73 betragen. An der Deckscheibenseite verlaufen die Kanten der Schaufeln entlang einer kreisbogenförmigen Kurve, derart, daß ihre deckscheibenseitige Kante an der Innenseite der Deckscheibe anliegt.

Die Schaufellänge ist bei dem gezeigten Ausfuhrungsbeispiel so gewählt, daß die Innenkanten 6 der Schaufeln, die mit einem größeren Radius abgerundet sind als die Außenkanten 7» an einem Kreis liegen, dessen Durchmesser sich zum Außendurchmesser des Laufrades etwa wie 6-7 zu 9-11 und zum Durchmesser der Einlaßdüse wie 6-7 zu 7-8 verhält.

Mit dem erfindungsgemäßen Laufrad können nicht nur günstige Druckzahlwerte und Volumenzahlwerte erreicht werden, die nahe an die mit dem Trommelläufer erzielbaren Werte heranreichen, sondern es ergibt sich im Vergleich zu bekannten Konstruktionen auch ein niedriger Gesamt-Schalleistungspegel, wobei bei Versuchen der spezifische Schalleistungspegel L bis ca. 7dB und noch günstiger gesenkt werden konnte. Die hohe Schaufelzahl ergibt außerdem ein günstiges Frequenzspektrum mit relativ hoher Schaufelfrequenz.

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Claims

- 9 Ansprüche

1.y Radialgebläse mit wenigstens einem Laufrad, das sich in axiäLer Eichtung zwischen einer Tragscheibenseite und einer Deckscheibenseite erstreckende, in im wesentlichen gleichmäßigen Abständen über den Umfang verteilte Schaufeln enthält, die das in axialer Richtung einkommende Medium in radialer Richtung hinausfördern, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Schaufeln (3) zwischen zehn und sechzehn beträgt und die Schaufeln ein einem Flugzeugtragflächenprofil für niedrige Fluggeschwindigkeiten entsprechendes Querschnittsprofil an sich bekannter Art aufweisen, daß der Schaufelwinkel ( ^) ³^¹

Lufteintrittsseite in der Größenordnung von 20°bis 35° und der Schaufelwinkel ( ~) an der Luftaustrittsseite in der Größenordnung von 40° bis 55° liegt und daß die der Drehachse (2) des Laufrades (1) zugewandte Innenkante (6) der Schaufeln.(3) schräg und sich hierbei von der Deckscheibenseite zur (Fragscheibenseite der Drehachse nähernd verläuft, derart, daß. sich der über die Drehachse (2) gemessene Abstand der Innenkanten (6) gegenüberliegender Schaufeln (3) von dem die Deckscheibe (5) tragenden Stirnende zu dem die Tragscheibe (4) tragenden Stirnende verringert.

2. Radialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Deckscheibe (5) zugewandte Schaufelkante entlang einem Kreisbogen, zweckmäßig etwa entlang einem Viertelkreis-

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- ίο -

bogen verläuft.

3. Radialgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Tragscheibe (4) zugewandte Schaufelkante in einer Ebene enthalten ist.

4. Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schaufelkante kürzer als die
innere Schaufelkante ist.

5· Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Gehaufein $3) zwölf beträgt,

6. Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelwinkel ( J an der Lufteintrittseite zwischen 25 und 30 beträgt.

7. Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelwinkel { ^) an der Luftaustrittsseite zwischen 45° und 50° beträgt.

8. Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch feekennzeichnet, daß die Innenkanten der Schaufeln mit einem
größeren Radius abgerundet sind als die Außenkanten der Schaufeln.

9. Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis δ, dadurch

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gekennzeichnet, daß das Verhältnis(D· ^/D. ~) des Abstandes der Innenkanten (6) gegenüberliegender Schaufeln (3) zwischen dem die Deckscheibe (5) tragenden Stirnende -und dem die Tragscheibe (4) tragenden Stirnende ca. 1,16 beträgt< >

10c Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der über die Drehachse (2) gemessenen Abstände der Innenkanten (6) und Außenkanten (7) gegenüberliegender Schaufeln (3) an der Tragscheibenseite (D. _O/D ) ungefähr 0,63 und an der Deckscheibenseite ic a

(D../D_o) ungefähr 0,73 beträgt.
χ ι a

11. Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkanten der Schaufeln an einem Kreis liegen, dessen Durchmesser sich zum Außendurchmesser des Laufrads etwa wie 6 bis 7 zu 9 bis 11 verhält.

12. Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkanten der Schaufeln an einem Kreis liegen, dessen Durchmesser sich zum Durchmesser der Einlaßdüse etwa wie 6-7 zu 7-'8 verhält.

13· Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkanten (6) der Schaufeln (3) schräg zur Drehachse (2) verlaufend gestaltet sind.

1A-. Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 1.3» dadurch

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gekennzeichnet, daß die Außenkanten (7) der Schaufeln (3) parallel zur Drehachse (2) des Laufrades verlaufen.

15· Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe (5) kreisbogenförmigj^ gestaltet ausgebildet ist.

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