DE2538066A1 - Verfahren zur saugseitigen leistungssteuerung eines doppelseitig saugenden radialventilators und radialventilator zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

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LTG

Lufttechnische Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Stuttgart

Verfahren zur saugseitigen Leistungssteuerung eines doppelseitig saugenden Radialventilators und Radialventilator zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zursaugseitigen Leistungssteuerung eines doppelseitig saugenden Radialver.tilators und einen Radialventilator zur Durchführung dieses Verfahrens.

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ORIGINAL

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Es ist bekannt, zur saugseitigen Leistungssteuerung, d.h. zur Luftmengenregulierung und/oder Druckregulierung ir.
den Einsaugöffnungen solcher doppelseitig saugender P.adialventilatoren Drall erzeugende, verstellbare Drallvorrichtungen anzuordnen, die vorzugsweise radial gerichtete,
winkelverstellbare Schaufeln haben, die um ihre Längsachser. drehbar sind. Bei O Stellvinkel der Schaufeln ist dabei
der Saugquerschnitt maximal offen. Bisher hat man die in
den beiden Einlassen angeordneten Drallvorrichtungen synchron verstellt.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Antriebsleistung
für derartige Radialventilatoren bei gedrosseltem Betrieb zu reduzieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 vorgesehen.

Überraschenderweise gelingt es durch dieses einfache Verfahren, die Antriebsleistung bei gedrosseltem Betrieb erheblich zu reduzieren, und zwar bei Volumenstromregulierung und/oder Druckregulierung.

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Besonders vorteilhaft ist es, die Massnahme nach Anspruch 2 vorzusehen, da sie optimale Ergebnisse bringt. Doch kennen zum Erzielen bestimmter Kennlinien auch sich überlappende asynchrone Verstellungen der beiden Saugquerschnitte erfolgen.

Wenn es bei einem solchen doppelseitig saugenden Saugventilator ausreichend ist, seinen theoretischen Fegulierbereich nur teilweise auszunutzen, ist das Verfahren geirä.°; Anspruch 3 vorteilhaft, sofern diese Verstellung nur eines Saugquerschnittes einen ausreichenden Regulierbereich ergibt.

Zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 ist erfindungsgemäß ein doppelseitig saugender Radialventilator mit den Merkmalen des Anspruches 4 vorgesehen. Optimale Verhältnisse lassen sich durch die Maßnahme nach Anspruch 5 erzielen.

Zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 ist der Radialventilator gemäß Anspruch 6 ausgebildet.

Die Verstellung der Drallvorrichtung oder Drallvorrichtungen kann auf irgendeine geeignete Weise vorgenommen werden, vorzugsweise mittels eines oder zwei Stellmotoren. Im Falle des Vorhandenseins nur einer Drallvorrichtung

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genügt es natürlich stets, nur einen einzigen Stellr.ctcr vorzusehen. Auch im Falle der Verstellung von zwei Cral_- vorrichtungen kann mit Vorteil ein einziger Ftellmotor vorgesehen werden, indeir er mit den Stellgliedern der

/ist beiden Drallvorrichtungen geeignet gekoppelt, vorzugsweise er die zweite Drosselvorrichtung erst dann drosseln kam, wenn er die erste Drallvorrichtung in ihre abgesperrte Stellung gebracht hat. Dies kann beispielsweise irittels von dem Stellmotor gemeinsam angetriebenen, zueinander winkelversetzten Kurvenscheiben erfolgen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Ausblasseite

eines Radialventilators, dessen Gehäuse kastenförmig gestaltet und ausblasseitic auf dem gesamten Querschnitt offen ist,

Fig. 2 eine Ansicht des Radialventilators nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles A der Fig. 1,

Fig. 2 a eine radial durchströmte Drallvorrichtung,

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Fig. 3 ein auf ein Beispiel einer Anlagenkennlinie bezogenes Kennliniendiagraimr. des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Radialventilators bei Sequenzsteuerung und bei synchroner Steuerung seiner beiden Drallvorrichtungen,

Fig. 4 ein Diagramm, das für die in Fig. 3 eingezeichnete Anlagenkennlinie die prozentuale Kellenleistung des Antriebsmotors des Radialventilators nach Fig. 1 in Abhängigkeit des prozentualen Volumenströmes zeigt, und zwar bei Seguenzsteuerung und bei synchroner Steuerung der Drallvorrichtung. Fig. 5 ein Diagraitm zu Erläuterung unterschiedlicher

Anlagekennlinien.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Radialventilator handelt es sich um einen von der Anmelderin unter der Typenbezeichnung VRK vertriebenen Radialventilator, wobei jedoch die Steuerung der beiden Drallvorrichtungen nicht in vorbekannter Weise synchron, sondern erfindungsgemäß in Sequenz erfolgt.

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Dieser Radialventilator 10 hat ein quaderförm.iges, auf der Ausblasseite vollständig offenes Gehäuse 11, in dessen Innenraum ein übliches Doppellaufrad 12 mit rückwärts gekrümmten Schaufeln zum axialen, doppelseitigen Ansaugen des zu fördernden Gases, bei dem es sich vorzugsweise urLuft handeln kann, und radialen Ausblasen angeordnet ist, das durch einen nicht dargestellten Antriebsmotor angetrieben wird. Die miteinander fluchtenden, in entgegengesetzte Seiten des Doppellaufrades 12 einmündenden Sauerdüsen 13, 13' haben aussenseitig des Gehäuses 11 zylindrische Saugstutzen 14, 14', in denen gleiche axial durchströmte Drallvorrichtungen, wie 15,geordnet sind, von denen jede eine Vielzahl von radial angeordneten profilierten Schaufeln 16 trägt, die in bekannter Weise um ihre radialen Längsachsen gemeinsam winkelverstellbar sind, vorzugsweise in Mitdrallrichtung zwischen 0° (maximal offen) und abgesperrt oder es kann auch vorgesehen sein, sie ausser

in Mitdrall- auch noch in Gegendrallrichtung bspw. um 150 verstellen zu können. Die Verstellung der Schaufeln 16 jeder Drallvorrichtung, wie 15, erfolgt in bekannter Weise mittels eines Stellringes 17, 17', der den betreffenden Saugstutzen 14, 14' umfasst und die in diesem Ausführungsbeispiel mittels je einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit 19, 19' einzeln verstellbar sind.

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Die Steuerung der beiden Stellmotoren 19, 19' erfolgt derart, dass sie zumindest bei Mitdrall nicht synchron arbeiten, sondern asynchron, vorzugsweise in Sequenz. Unter Arbeiten in Sequenz bei Mitdrall ist folgendes verstanden: Ausgehend von maximaler Offenstellung beider Drallvorrichtungen, d.h. ausgehend von Schaufelwinkeln von O beider Drallvorrichtungen, wird, wenn der Volumenstrom und/oder Druck verringert werden soll, dies solange nur mittels einer der beiden Drallvorrichtungen durch Verstellen der Stellwinkel ihrer Schaufeln vorgenommen, bis diese Schaufeln maximale Drosselstellung, vorzugsweise ihre Absperrstellungen erreicht haben und, wenn eine weitere Absenkung des Volumenstromes bzw. des Druckes gesteuert werden soll, wird dies dann durch alleinige Verstellung der Winkelstellungen der Schaufeln der anderen Drallvorrichtungen vorgenommen.

Es werden durch diese Sequenzsteuerung bei gedrosseltem Betrieb überraschende Verbesserungen insbesondere des Wirkungsgrades und erhebliche Verminderungen der Antriebsleistung erzielt. Dies sei anhand der Diagramme nach den Fig. 3 und 4 an einem Beispiel einer Anlagenkennlinie 25 gezeigt, die einen anlagenabhängigen Zusammenhang

zwischen ΔP und V vorgibt.
P P

In den Diagrammen bedeuten:

Die voll ausgezogenen Kennlinien 20 und 22 wurden mit Sequenzsteuerung und die strichpunktierten Kennlinien 21,

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23 mit der vorbekannten synchro* f^T ' teuerung der beider. Drallvorrichtungen aufgenommen. Es bedeute-n N = 100·N/N = prozentuale Wellenleistung des .^ntriebs-

motors (N = Nennleistung bei maximaler Offenstellung beider Drallvorrichtungen;

V =100 V/Vo =prozentualer Volumenstron (Vo = VoIüberstrom bei max. Offenstellung beider Drallvorrichtungen)

η = mit der Gesamtdruckdifferenz gebildeter Kirkungsgrac. ΔP = prozentualer Gesamtdruck bezogen auf fiaximaldruck.

Die Messungen wurden mit gleich grossen Laufracidrehzahlar. durchgeführt.

Die in Fig. 3 dargestelltari Kennlinien 20, 21 geben die Zusammenhänge zwischen η und V und die Plennlinien 22,

in Fig.4 " ^L P

23 /die Zusammenhänge zwischen N und V vieder. In den

P P Bereichen b wurden bei den voll ausgezogenen Kennlinien 20, 22 nur die eine Drosselvorrichtung und in den Bereichen c /Gie andere Drosselvorrichtung verstellt. Die Messungen wurden mit Mitdrall ausgeführt. Es sind die beträchtlicher. Verbesserungen von Y) und die beträchtlichen Verminderungen von N deutlich zu ersehen, die die Erfindung bringt.

Es versteht sich, dass die Erfindung auch bei anderen Anlagenkennlinien, im Grenzfall bei konstantem Volumenstrom bzw. konstanter Druckdifferenz ebenfalls Verbesserungen bringt.

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In vielen Fällen ist es ausreichend, lediglich den Regulierbereich/vorzusehen. In diesem Falle genügt es dann, nur in einem der beiden Saugstutzen 14 oder 14' eine Dralldrosselvorrichtung 15 vorzusehen, so dass die andere Dralldrosselvorrichtung entfällt. Hierdurch wird nicht nur der Radialventilator bedeutend billiger, sondern seine

Kennlinien ebenfalls verbessert, da sie den Kennlinienästen der Kennlinien 2o, 22 in den Bereichen b entsprechen.

Es sei noch erwähnt, dass in dem darstellten bevorzugten Ausführungsbeispiel das Hochleistungs-Doppellaufrad 12 aus zwei durch eine Trennwand 30 getrennten Einzellaufrädern besteht, die, wie aus Fig. 1 ersichtlich, um die halbe Schaufelteilung zueinander winkelversetzt angeordnet sind. Die Saugdüsen 13/ 13' sind in bezug auf eine durch die Trennwand 30 gehende Ebene zueinander spiegelsyirar.etrisch.

In Fig. 1 und 2 erfolgt die Steuerung der beiden Drallvorrichtungen mittels getrennten Stellmotoren 19, 19'. Ihre vorgesehene Sequenzsteuerung lässt sich mittels irgendeiner geeigneten Steuervorrichtung, deren Ausbildung keine Probleme aufwirft, durchführen. Beispielsweise werden bei Ir.duktionsklimageräten zur Verstellung der pneumatischen Stellmotoren, die Drosselklappen in Sequenz verstellen, Steuervorrichtungen angewendet, die ir

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Prinzip auch für die hier erforderliche Sequenzsteuerurc angewendet werden können. Es ist auch möglich, die Sequenz-Verstellung irittels eines einzigen Stellmotors, beispielsv/eise einer Kolben-Zylinder-Einheit, vorzunehmen. Zu dieser. Zweck kann vorzugsweise der Zylinder dieser Einheit ir.it dem Stellring der ersten Drallvorrichtung und der Kolben mit dem Stellring der zweiten Drallvorrichtung bewegungsschlüssig gekoppelt sein, wobei jeder Stellring z-.cischen zwei Anschlägen winkelverstellbar ist und ir.an den zweiter Stellring bzw. das ihn verstellende Organ so mittels vorgespannten Federmitteln belastet, dass er an dem die maximal* Offenstellung dieser zweiten Drallvorrichtung bestiirrender. Anschlag gehalten wird, solange der erste Stellring nicht an seinem der Absperrstellung der ersten Drallvorrichtung entsprechenden Anschlag anliegt. Sobald jedoch der erste Stellring an letzterem- Anschlag anliegt, wird bei dem weiteren Hubweg der Kolben-Zylinder-Einheit nunmehr r.lle: der zweite Stellring gegen die wirkende Federbelastung verstellt. Es sind natürlich auch andere Möglichkeiten vorhanden, um die Drallvorrichtungen mittels eines einziger. Stellmotors in Sequenz zu verstellen, beispielsweise über Kurvenscheiben.

Es versteht sich, dass der doppelseitig saugende Padialventilator auch andere Ausbildungen als in Fig. 1 und 2 dargestellt haben kann, beispielsweise ein Spiralgehäuse haben kann usw.. Obwohl bevorzugt axial durchströmte Drallvorrichtungen mit axialen Schaufeln vorgesehen sind, kennen

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ggf. auch andere Drallvorrichtungen, vorzugsweise radial durchströmte Drallvorrichtungen mit drehbaren Schaufeln vorgesehen sein. Ein Beispiel einer solchen radialen Drallvorrichtung 15' mit drehbaren Schaufeln 16' zeigt schematisch Fig. 2 a, die keiner weiteren Erläuterung bedarf.

Die Diagramme nach den Fig. 3 und 4 waren auf eine Anlagekennlinie 25 bezogen. Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung nicht auf bestimmte Anlagenkennlinien beschränkt, sondern kann bei sehr unterschiedlichen Anlagenkennlinien vorteilhaft Anwendung finden. Dies sei am Beispiel einiger in Fig. 5 angedeuteten Anlagenkennlinien erläutert. In Fig. 5 bedeutet V den Volumenstrom und Δ. Ρ die Druckdifferenz eines erfindungsgemäßen Radialventilators. Mit 3o'ist die Ventilatorkennlinie bei maximal offenen Drallvorrichtungen bezeichnet. Ein solcher Radialventilator kann für alle möglichen Anlagenkennlinien mit Vorteil eingesetzt werden, von denen einige durch Pfeile symbolisiert sind. Die Pfeile 25' symbolisieren einige Anlagenkennlinien mit V und ΔP variabel. Der Pfeil 25'' symbolisiert eine Anlagenkennlinie mit AP = konstant und V = variabel

und der Pfeil 25'" eine Anlagenkennlinie mit V = konstant und ΔΡ = variabel. Alle in Fig. 5 angedeuteten Anlagenkennlinien gehen von demselben Punkt der Ventilatorkennlinie 3o'aus, doch können solche Anlagenkennlinien auch von anderen Punkten der Ventilatorkennlinie 3o'ausgehen.

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Claims (9)

3917 - 12 - Patentansprüche

1.] Verfahren zur saugseitigen Leistungssteuerung eines doppe seitig saugenden Radialventilators durch saugseitige, • verstellbare Drallvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallvorrichtungen asynchron verstellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallvorrichtungen in Sequenz verstellt werden.

3. Verfahren zur saugseitigen Leistungssteuerung eines doppe: seitig saugenden Fadialventilators, dadurch gekennzeichnet, dass ausschliesslich einer seiner beiden Saugquerschnitte verstellt und dem ihn durchströmenden Gas Drall erteilt wird.

4. Doppelseitig saugender Radialventilator, dessen beider, einander gegenüber befindlichen Gaseinlr.ssen je eine Drallvorrichtung ir.it durch winke lve rs te lib are Schaufeln gebildeten Drosselorganen zugeordnet ist, durch deren Verstellung die Saugquerschnitte der Einlasse verstellbar sind, zur Durchführung des Verfahrens= nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass cie beiden Drallvorrichtungen (wie 15) asynchron verstellt werden.

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5. Radialventilator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Drallvorrichtungen in Sequenz verstellt werden.

6. Doppelseitig saugender Radialventilator zur Durchführung

des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

/eine

dass nur einem seiner beiden Einlasse verstellbare Drallvorrichtung zugeordnet ist.

7. Radialventilator nach Anspruch 4,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallvorrichtung in bekannter Weise um ihre Längsachsen winkelverstellbare Schaufeln (16) aufweist.

8. Raüialventilator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallvorrichtung eine axial durchströmte Drallvorrichtung (15) ist.

9. Radialventilator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallvorrichtung eine radial durchströmte Drallvorrichtung (15¹) ist.

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L e e r s e i t e