DE2458709C3 - Axialgebläse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Axialgebläse mit einem mit Schaufeln versehenen Rotor und einem diesen Rotor umgeb ;nden Mantel und mit Nebenstromeinrichtungen zur Verringerung der leräuschentwickhmg, die eine zusätzliche Luftmenge einem am Umfang der Schaufeln liegenden Bereich zufuhr- n.

Bei einem bekannten Axialgebläse dieser Art (US-Patentschrift 29 58 456) wird zur Verbesserung des Betriebsverhaltens die zusätzliche Luftmenge strömungsabwärts von dem Rotor abgenommen und über einen Kanal einem Bereich strömungsaufwärts vor dem Rotor zugeführt Da diese zusätzliche Zuführung der Luftmenge nur zur Verbesserung des Betriebsverhaltens bei geringer Lastbeaufschlagung dient, ist es erforderlich, Absperreinrichtungen in den Kanälen vorzusehen, da andernfalls die Leistung unter Vollast verringert würde.

Weiterhin ist es bereits bekannt (Schweizer Patentschrift 4 37 614), zur Verringerung der Geräuschentwicklung von Gebläsen die Schaufeln des Rotors oder Stators hohl auszubilden und an der Hinterkante mit Luftaustrittsschlitzen zu versehen. Durch diese hohlen Schaufeln wird eine zusatzliche Luftmenge eingeleitet, die dann an der Hinterkante der Schaufeln austritt. Die lusätzliche Luftmenge kann entweder von einer getrennten Druckluftquelle oder ebenfalls strömungsab wärts von dem Rotor bzw. dem Gebläse abgenommen werden. Weiterhin ist es bei diesem bekannten Gebläse möglich, die zusätzliche I.uftmenge der Umgcbungslufi zu entnehmen. Im ersten Fall ist ein zusätzlicher Aufwand in Form einer zusätzlichen l.uftquellc erforderlich, während in den beiden letzteren Fällen eine Verringerung der Leistungsfähigkeit des Gebläses auftritt. Weiterhin ist die hohle Ausbildung der Rotor- und Statorschäufeln sehr aufwendig.

Bei einem weiteren bekannten Axialgebläse (franz. Patentschrift 15 05 043) ist in den Schaufeln ein Kanalsystem ausgebildet, das eine Absaugung der Grenzschicht bei Auftreten einer niedrigeren Belastung bewirkt Auch diese Ausgestaltung der Schaufeln ist sehr aufwendig und kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Axialgebläse der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einfachem Aufbau eine Verringerung der Geräuschentwicklung ohne Verringerung des Wirkungsgrades ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nebenstromeinrichtungen einen strömunpsaufwärts von dem Rotor des Gebläses gelegenen Bereich mit dem am Umfang der Schaufeln liegenden Bereich verbinden.

Durch diese Ausgestaltung der Erfindung ist es nicht erforderlich, eine zusätzliche Luftquelle vorzusehen und die Nebenstromeinrichtungen bewirken keine Verringerung des Wirkungsgrades oder der Leistung des Axialgebläses, und es ist nicht erforderlich, für die Schaufeln einen komplizierten Aufbau zu wählen.

Weiterhin sind keine Absperreinrichtungen in den Nebenstromeinrichtungen erforderlich.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich des Eintrittsendes der Nebenstrorneinrichtungen eine Klappe angeordnet, die einen Teil des strömungsaufwärts von dem Rotor des Gebläses strömenden Strömungsmittels in Richtung auf die Nebenstromeinrichtungen umlenkt

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Klappe strömungsaufwärts einen umbgebogenen Teil auf, der einen Teil der Außenluft auf den Hauptteil der Klappe lenkt

Durch die erfindiuigsgemäße Ausgestaltung des Axialgebläses wird eine zusätzliche Luftmenge strömungsaufwärts von dem Rotor entnommen und an den Umfang der Schaufeln des Rotors geleitet, wobei diese Zufuhr der Luftmenge am Umfang vorzugsweise pulsierend mit einer Frequenz erfolgt, die zu der Drehzahl des Rotors und der Schaufelzahl desselben proportional ist Auf diese Weise kann eine beträchtliche Abschwächung der Geräuschentwickiung insbeson-

•»o dere des Sirenentons ohne merkliche \ crringerung der Leistung des Gebläses erzielt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen axialen Längsschnitt der Ausführungsform des Axialgebläses,

Fig. 2 die Druck/Strömungsmengen-Kennlinien des Axialgebläses nach F i «j. I.

Die in Fig. I dargestellte Ausführungsform des Axialgebläses weist einen Mantel 1 auf, in dem ein allgemein mit 2 bezeichnetes Gebläse angeordnet ist. Dieses Gebläse umfaßt einen Rotor 1 mit Schaufeln 4 sowie ein Leitwerk 5 mit Schaufeln 6, wobei der Rotor

t> und das Leitwerk an einer den Rotor 3 in Umdrehung versetzenden Antriebswelle 7 angebracht sind.

Bekanntlich ist die Eigenfrequenz eines derartigen Axialgebläses eine Frequenz, die einerseits zu der Drehzahl des Rotors 3 und andererseits zu der Zahl der

wi Schaufeln 4 dieses Rotors proportional ist.

Zur Verringerung dieses Geräusches wird eine geringe Strömungsmenge inv Bereich 8 am Umfang der Schaufeln des Rotors zugeführt, wobei diese Strömungsmenge strömungsaufwärts von dem Rotor in den

μ Bereich 10 entnommen wird. Die Zufuhr dieser Strömungsmenge am Umfang erfolgt vorzugsweise pulsierend mit einer Frequenz, welche zu dem Produkt der Drehzahl des Rotors und der Schaufelzahl des

Rotors proportional ist

Durch diese zusätzliche Zufuhr der Luftmenge erhält man eine Stabilisierung der Strömung um die Schaufeln herum und die Erzeugung von sekundären akustischen tonhindernden Schallquellen, die eine aktive akustische Absorption der Eigenfrequenz hervorrufen, wobei diese tonhindernden Schallquellen einerseits im Bereich 8 und andererseits im Bereich 10 liegen.

Zur Zuführung der zusätzlichen Luftmenge weist das Axialgebläse mindestens einen Nebenstromkanal 9 auf, dessen Eintrittsende ti in den Bereich 10 strömungsaufwärts von dem Rotor 3 mündet und dessen Ausgang 12 in dem Bereich 8 am Umfang der Schaufeln 4 des Rotors 3 mündet. In F i g. 1 ist durch den Pfeil f die Strömungsrichtung der in dem Bereich 10 entnommenen und in den Bereich 8 geleiteten l.uftmenge dargestellt.

Es können, mehrere Nebenströmkanäle 9 vorgesehen werden, und es sind beispielsweise in F i g. 1 Eingänge 11a und 116 von zwei weiteren Nebenstromkanälen dargestellt, die dem Eingang 11 des Nebenstromkanals 9 entsprechen.

Der Nebenstromkanal oder die Nebenströmkanäle 9, die im Nebenschluß zu der Hauptströmung Hegen, welche in der durch den Pfeil F dargestellten Richtung verläuft, dienen zur Ansaugung des Strömungsmittels strömungsaufwärts von dem Rotor 3 und zur Förderung desselben in den Bereich 8 am Umfang des Rotors.

Eine weitere Verbesserung der Abschwächung der Geräuschentwicklung kann dadurch erreicht werden, daß eine Klappe 13 vorgesehen wird, die in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, wobei diese Fläche gegebenenfalls einen umgebogenen Teil 14 aufweisen kann, wie dies ebenfalls gestrichelt dargestellt ist.

Die Klappe 13 dient dazu, einen Teil des strömungsaufwärts von dem Rotor 3 strömenden Strömungsmiltels aufzufangen und dem Nebenschfußkanal 9 zuzuführen, während der umgebogene Teil 14 die Aufgabe hat, dem Hauptteil der Klappe 13 einen Teil der AuDenluft zuzuführen.

Durch die dargestellte Ausgestaltung des Axialgebläses kann eine erhebliche Abschwächung des Sirenentons um gvößenordnungsmäßig |0 bis 25 Dezibel erreicht werden, wobei das Gesamtgeräusch etwa um 10 Dezibel abgeschwächt wird, ohne daß die aerodynamische Leistung des Axialgebläses hinsichtlich der Strömungsmenge und des Druckes verringert wird.

Weiterhin ergibt sich eine Vergrößerung der Stabilität des aerodynamischen Arbeitens des Axialgebläses durch Veränderung der Wirbelbewegung der Strömung des Strömungsmittels um die Schaufeln des Rotors herum.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausbildung des Axialgebläses konnte so die Stabilitätszone des aerodynamischen Arbeitens des Lüfters dadurch gesteigert werden, daß in dem Druck-ZFörderleistungs-Betriebsdiagramms die Grenze, von der aus der Betrieb des Gebläses bei einer Abnahme der Fördermenge stabil wird, nach links oben verschoben wird.

In Fig. 2 sind als Abszissen die wachsenden Fördermengen d und als Ordinaten die wachsenden Drücke ρ aufgetragen, wobei drei Kennlinien dargestellt sind, nämlich: a gestrichelt (Kurve 21), wenn der Nebenstromakanl 9 nach Fi g. 1 offen ist. b strichpunktiert (Kurve 22). wenn der Nebenstromkanal 9 verschlossen ist. c gestrichelte (Kurve 23), wenn kein Nebenstromkanal vorgesehen ist.

Diese drei Kurven haben einen voll ausgezogen dargestellten gemeinsamen Abschnitt (Kurve 24).

Bei M\ und Mi sind die Maxima oder Grenzen des stabilen Arbeitens für ein Axialgebläse ohne Neben-•«chlußkanal bzw. ein Axialgebläse mit einem Nebenstromkanal dargestellt (links von M\ oder M₂ wird der Betrieb labil).

Da der normale Betriebspunkt A (bei einem Axialgebläse ohne Nebenschlußkanal) stets in der Nähe des Maximums liegt, stellt die Verschiebung dieses Maximums von Mt nach Mj erkennbar eine bedeutende Verbesserung dar, so daß ein erheblich stabilerer Betrieb des Axialgebläses möglich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Axialgebläse mit einem mit Schaufeln versehenen Rotor und einem diesen Rotor umgebenden Mantel und mit Nebenstromeinrichtungen zur Verringerung der Geräuschentwickiung, die eine zusätzliche Luftmenge einem am Umfang der Schaufeln liegenden Bereich zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenstromeinrichtungen (9) einen strömungsaufwärts von dem Rotor (3) des Gebläses gelegenen Bereich (10) mit dem am Umfang der Schaufeln (4) liegenden Bereich (8) verbinden.

2. Axialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Eintrittsendes (11.11a, linder Nebenstromeinrichtungen (9) eine Klappe (13) angeordnet ist, die einen Teil des strömungsaufwärts von dem Rotor des Gebläses strömenden Strömungsmittels in Richtung auf die Nebenstromeinrichtungen (9) umlenkt.

3. Axialgebfase nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (i3) strömungsaufwärts einen umgebogenen Teil (14) aufweist, der einen Teil der Außenluft auf den Hauptteil der Klappe (13) lenkt