DE2545036B2

DE2545036B2 - Gehäuse für ein Querstromgebläse

Info

Publication number: DE2545036B2
Application number: DE19752545036
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr.-Ing. 7505 Ettlingen Zenkner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-08
Filing date: 1975-10-08
Publication date: 1979-08-23
Also published as: GB1560117A; FR2327431A1; DE2545036A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Querstromgebläse mit einem die eintretende und die austretende Strömung voneinander trennenden hohlen Leitkörper, der mit dem Laufradumfang einen Spalt bildet und an der dem Laufradumfang am nächsten liegenden Seite einen mit vielen feinen Löchern versehenen ernten Wandabschnitt, den »laufradseitigen Wandabschnitt«, besitzt, wobei der an den ersten, laufradseitigen Wandabschnitt zum Auslaß des Gebläses hin anschließende zweite druckseitige Wandabschnitt mindestens eine öffnung besitzt, durch die hindurch ein Teil des üum Auslaß des Gebläses hin strömenden Fördermediums von der Druckseite zurück in den Spalt iwischen Laufrad und Leitkörper hineinströmen kann, und mit einem das Laufrad zwischen sich und dem Leiikörper enthaltenden, die austretende Strömung führenden, in Spiralform übergehenden Leitblech.

Eine Anordnung mit den obigen Merkmalen ist z. B. ϊ aus der DE-OS 22 10 866 bekanntgeworden, hier hat man, um eine aerodynamische Hochleistung zu erreichen, den hohlen Leitkörper keilförmig ausgebildet, indem man den jeweils als feinporige luftdurchlässige Wand ausgebildeten drackseitigen und saugseitigen

"' Schenkel in spitzem Winkel aufeinanderstoßen lassen, so daß sie ein an der dem Laufradumfang abgewandten Seite offenes Winkelstück bilden und auf diese Weise die eintretende und austretende Laufradströmung sich <m Bereich des Laufradumfangs einander sehr stark

¹' n-lhern. Auf diese Weise ergibt sich ein extrem hoher Impulsabtausch im Bereich der Geschwindigkeitsspitzen, welcher Effekt auch noch dadurch verstärkt wird, daß bei der bekannten Anordnung info'ge der Ausrichtung des eingangsseitigen Schenkels etwa tangential zum Laufradumfang die Hauptstromlinie gezwungen wird, mit starkem Vorteil in das Laufrad einzutreten. Die starke Vordrallströmung wird auch bei stark gedrosseltem Strömungszustand infolge der durch die Ausbildung des Leitkörpers bewirkten starken

-⁵ Grenzschichtbeeinflussung gehalten, so daß sich insgesamt ergibt, daß sich die bekannte Anordnung durch extrem hohe Leistungen charakterisiert, dies aber damit erkauft werden muß, daß der Wirkungsgrad nicht allzu gut ist, vor allem aber die Geräuschentwicklung sehr hoch ist. Die bekannte Anordnung nach der DE-OS 20 48 541 ist in ähnlicher Weise zu bewerten.

Man hat schließlich auch noch in der DE-OS 14 28 129 vorgeschlagen, einen laufradseitigen Wandabschnitt konzentrisch mit dem Laufrad und parallel zum Laufradumfang verlaufen zu lassen, um auf diese Weise einen optimalen Austrittsdiffusor zu schaffen, mit dessen Hilfe die Bildung eines Wirbels im Bereich der austretenden Strömung verhindert oder unterdrückt wird, damit der volle Kanalquersc¹ nitt der Austrittsströmung zur Verfügung steht

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Gebläse der obengenannten Art zu schaffen, das unter Hintanstellung des ausschließlichen Druckgewinnes wesentlich geräuscharmer läuft als

'' die bekannten Gebläse vergleichbarer Art und das darüberhinaus einen besseren Wirkungsgrad als diese hat

Zu dem obengenannten Zweck ist gemäß der Erfindung beim neuen Gebläse vorgesehen, daß der

*'° erste, laufradseitige Wandabschnitt des Leitkörpers mit dem Laufradumfang einen über seine Länge gleichbleibend weiten Spalt bildet, dessen Länge einem Zentriwinkel von 15—35° entspricht, und daß dem ersten, laufradseitigen Wandabschnitt im Inneren des

Leitkörpers ein Beruhigungsraum vorgeschaltet ist.

Durch die trapezförmige Kontur des Leitkörpers und durch die Ausbildung von dessen laufradseitigen Wandabschnitt in solcher Weise, daß er einen gleichbleibend weiten konzentrischen Spalt mit dem Laufradumfang bildet, der sich über eine Länge erstreckt, die etwa einem Zentriwinkel von 15—35° entspricht, wird der »Schatten« des Leitkörpers am Laufradumfang wesentlich vergrößert. Diese Vergrößerung des Bereichs, in dem der Trennkörper an das

Laufrad heranragt, und die gleichzeitige Strömungsdurchlässigkeit der dem Laufrad gegenüberliegenden Partie führt dazu, daß das etwas größere Wirbelkerngebiet nicht so dicht am Schaufelkranz anliegt und damit

die Stromlinien höchster Geschwindigkeit das Laufrad gerade noch nicht durchsetzen. Damit kann man nicht nur die hohen Geräusche der Stoßbelastung der schnellen Spitzenstromlinien vermeiden, sondern auch die damit quadratisch verbundenen Strömungsverluste. ^ Der Beruhigungsraum hat den Vorteil, daß er die Strömung stabilisiert: Die Lage des Wirbels etwas losgelöst von dem Schaufelkranz kann man nur dadurch zeitlich stationär halten, daß man dem Laufrad energiereiche Strömung (also aus dem Druckraum) durch einen Beruhigungsraum hindurch und dann durch eine sts-ömungsstabilisierende Wand, also eine durchlässige Wand ohne ausgeprägte Strömungsrichtung, hindurch zuführt Ohne Beruhigungsraum ist trotz durchlässigem Laufkörperblech keine Stabilität erreichbar. Die Lage des Wirbelzentrums verändert sich hierbei von Drosselstellung zu Drosselstellung (also abhängig vom Arbeitspunkt der Strömungsmaschine), bei konstanter Drosselung ist die Lage aber hochstabil. Auf diese Weise ergibt sich ein Optimum, daß nämlich hohe Geräuscharmut und guter Wirkungsgrad bei noch ausreichend hoher Leistung erzielt werden.

Eine strömungstechnisch und auch hinsichtlich des Leistungsvermögens besonders günstige Konstruktion ergibt sich, wenn vorteilhafterweise von der Saugseite ausgesehen der Radius zum Beginn des Spaltes mit dem Radius zum Beginn des Leitblechs einen Winkel β von 120-150° bildet

Weiterhin können die Strömungsverhältnisse im Austrittsbereich mit Rückwirkung auch auf das Verhalten hinsichtlich des Wirkungsgrades und der Geräuscherzeugung verbessert werden, indem man zweckmäßigerweise vorsieht daß der druckseitige Wandabschnitt des Leitkörpers bzw. dessen Anfangstangente zumindest annähernd tangential zum Laufradumfang J5 verläuft wobei vorzugsweise die Durchtrittsöffnung im druckseitigen Wandabschnitt des Leitkörpers dem Bereich des Austritts aus dem Druckkanal des Gebläses zugeordnet sein kann.

Die Anordnung kann z. B. so getroffen sein, daß im Leitkörper hinter dem Beruhigungsraum ein von diesem durch ein Lochblech abgeteilter Raum vorgesehen ist, der mit Mineralfasermaterial angefüllt ist

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Es zeigt ^4ä

F i g. 1 ein Querstromgebläse gemäß der Erfindung in einer Vorderansicht im Schnitt und in schematischer Darstellung,

F i g. 2 die Anordnung nach F i g. 1 in derselben Darstellungsweise, wobei jedoch der Übersichtlichkeit wegen die Winkelverhältnisse deutlicher herausgezeichnet sind,

Fi g. 3 eine Einzelheit der Anordnung nach F i g. 2 in größerem Maßstab und

Fig.4 und 5 Einzelheiten zu Varianten der erfindungsgemäßen Anordnung jeweils in größerem MaU-stab.

Das erfindungsgemäße Gehäuse für ein Querstromgebläse enthält ein Laufrad 1, einen die eintretende Strömung gemäß Pfeil 2 von der austretenden go Strömung gemäß Pfeil 3 trennenden Leitkörper 4 und ein die austretende Strömung führendes Leitblech 5, das in Spiralform Obergeht und das das Laufrad zwischen sich und dem Leitkörper enthält.

Erfindungsgemäß besitzt der Leitkörper folgende Hauptmerkmale:

a) Er ist wie aus Jer F i g. 1 hervorgeht, als Hohlkörper ausgebildet;

b) er hat etwa trapezförmige Kontur;

c) an der dem Laufradumfang am nächsten liegenden Seite besitzt er einen ersten, »iaufradseitigen Wandabschnitt« 6, der mit vielen kleinen Löchern versehen ist und durch den hindurch Fördermedium in Gestalt einer mit Bezug auf Richtung und Stärke Undefinierten Strömung hindurchgehen kann;

d) der erste, laufradseitige Wandabschnitt 6 des Leitkörpers bildet mit dem Laufradumfang einen Spalt 7, der eine über seine Länge im wesentlichen gleichbleibende Dicke hat und mit dem Laufrad konzentrisch ist (Laufradzentrum bei 8) und dessen Dicke bzw. mittlere Dicke etwa der Schaufeltiefe entsprechen kann, wobei die Länge einem Zentriwinkel öl von 15—35° entspricht;

e) an den ersten, Iaufradseitigen Wandabschnitt des Leitkörpers schließt sich zum Auslaß des Gebläses 9 hin ein zweiter, druckseitiger Wandabschnitt 10 an, der mindestens eine öffnung 11 besitzt durch die hindurch ein Teil des zum Aus/aß 9 des Gebläses hin strömenden Fördermediums gemäß den Pfeilen

12 von der Struckseite zurück und in den Hohlraum

13 des Leitkörpers hinein strömen kann, um durch den Iaufradseitigen Wandabschnitt hindurch gemäß defi Pfeilen 14 in den Spalt zwischen Laufrad und Leitkörper einzutreten.

Es ist aus F i g. 1 zu erkennen, daß der laufradseitige Wandabschnitt so gebogen und gekrümmt ist daß er annähernd parallel zum Laufradumfang und konzentrisch zum Laufrad verläuft Aus F i g. 1 und F i g. 4 ist zu erkennen, daß der laufradseitige Wandabschnitt oder zumindest die dem Laufrad am nächsten liegende Partie 6 dieses Wandabschnitts aus einem Lochblech besteht, das sehr viele feine Löcher besitzt wobei es mindestens 30% freien Querschnitt haben kann, so daß das »Fleisch« maximal 70% der Lochblechoberfläche beträgt. Durch diese Anordnung eines Lochbleches mit vielen kleinen Löchern bildet sich eine Strömung durch das Lochblech hindurch auf, die sich ganz nach den Erfordernissen des Gebläses richtet so daß durch das Lochblech hindurch verschiedene Strömungsrichtungen durchkommen können, je nach Einsatzart des Gebläses, je nach dem augenblicklichen Arbeitspunkt des Gebläses. Auf diese Weise wird eine extreme Geräuscharmut erreicht bei alledem ergibt sich trotz der reduzierten Geräusche eine stabile Kennlinie, der Druck ist ebenfalls hoch, so daß es sich um ein Hochdruckgebläse handelt, wobei der Druck jedoch gerade noch ausreichend hoch ist. Der besonders hervorstehende Vorteil des neuen Gebläses besteht in seiner extrem leisen Gangart im Bereich des Arbeitspunktes. Außerdem zeichnet sich das Gebläse durch einen guten Wirkungsgrad aus.

Aus F i g. 4 ist zu erkennen, daß bei einer bevorzugten Ausführungsform der Spalt 7 zwischen der Partie 6 des Iaufradseitigen Wandabschnitts und dem Laufradumfang etwa der Schaufeltiefe »t« entspricht dies hat insofern Bedeutung als ein Optimum zwischen Geräuscharmut und Druckverlauf hergestellt werden soll: mit kleiner werdendem Spalt nimmt das Geräusch zu. Die Geräuscharmut wird, wie bereit·, ausgeführt, insbesondere auch dadurch erzeugt, daß die Kanäle 15 in der Partie 6 des Iaufradseitigen Wandabschnitts keine definierten Kanäle sind, die eine ganz bestimmt ausgerichtete Strömung zulassen, sondern Öffnungen darstellen, die der Strömung die Möglichkeit geben, in den verschiedensten Richtungen austreten zu können,

weil dann jeweils die Richtung auftreten kann, die das Gebläse von Natur aus gern hätte.

Aus F i g. I ist noch zu erkennen, daß von der Saugseite 2 aus gesehen der Radius 16 zum Beginn des Spaltes 7 zwischen dem Laufradumfang und dem laufradseitigen Wandabschnitt 6 des Leitkörpers mit dem' Radius 17 zum Beginn des Leitblechs 5 einen Winkel β bildet, der zwischen 120 und 150° liegen kann.

Die im folgenden beschriebenen Maßnahmen dienen dazu, die Stärke der Rückströmung zu beeinflussen. Aus Fig. I ist zu erkennen, daß am Ende des Spaltes 7 zwischen Liiufrndumfang und Leitkörper (von der Saugseite aus gesehen) der laufradscitige Wandabschnitt 6 mit dem druckseitigen Wandabschnill 10 über eine Abrundung 18 verbunden ist, deren Radius etwa der Schaufeltiefe entspricht.

Bei der in Fig. I gezeigten Ausführungsform besteht der druckseitige Wandabschnitt 10 aus einem Lochblech, er besitzt also mehrere Durchtritlsöffnungen. die evtl. zumindest teilweise abdeckbar sein können. Im übrigen verläuft der druckseitige Wandabschnitt 10 des Leitkörpers annähernd parallel mit dem ihm gegenüberliegenden Abschnitt 24 des Leitblechs.

Der laufradscitige Wandabschnitt des Leitkörpers besteht aus einer zumindest annähernd parallel zum Laufradumfang verlaufenden Partie 6 und aus einer von dieser abgebogenen und den Einlaß des Gebläses an einer Seite begrenzenden Partie 25.

Wie bereits oben gesagt worden ist, hat der Leitkörper 4 annähernd die Gestalt eines Trapezes, wobei die zum Laufradumfang parallele Partie 6 und die von dieser abgebogene, den Gebläseeinlaß an einer Seite begrenzende Partie 25 (vgl. Fig. 1) miteinander einen Winkel « von 120 bis 150° bilden, an dessen Spitze 32 sich eine spaltartige Durchtrittsöffnung befinden kann, falls überhaupt eine solche Durchtrittsöffnung vorgesehen ist. Die zum Laufradumfang parallele Partie 6 des laufradseitigen Wandabschnitts und der druckseitige Wandabschnitt 10 bilden hierbei miteinander einen Winkel von 50—75°. Diese Gestalt des Leitkörpers hat sich insbesondere hinsichtlich des Druckverlaufs, aber auch hinsichtlich der Geräuscharmut, als besonders zweckmäßig erwiesen. Der druckseitige Wandabschnitt 10 des Leitkörpers bzw. dessen Tangente oder Anfangstangente verlaufen annähernd tangential zum Laufradumfang (vgl. Fig. I) während die den Gebläseeinlaß an einer Seite begrenzende Partie 25 des laufradseitigen Wandabschnitts des Leitkörpers bzw. deren Tangente oder Anfangstangente den Laufradumfang schneiden. Im übrigen ist die Anordnung so getroffen, daß die zum Laufrad parallele Partie 6 des laufradseitigen Wandabschnitts des Leitkörpers sich in einem Koordinatensystem, dessen Abszisse durch die Drehachse des Laufrades und den Bereich des

ίο Leitblechanfangs (etwa gemäß Radius 17) hindurchgeht, vom Laufrad aus gesehen und im Uhrzeigersinn gerechnet im zweiten Quadranten befindet. Auch diese Gestaltung und Anordnung des Leitkörpers ergibt Vorteile hinsichtlich des Druckverlaufs und des

r> Wirkungsgrades.

Bei der in Fig. I gezeigten Ausführungsform ist der dem laufradseitigen Wandabschnitt zugewandte Teil des vom Leitkörper umschlossenen Hohlraums mit Material 35 mit schalldämmenden Eigenschaften, z. B.

2« Mineralfasermaterial angefüllt ist, das sich hierbei an der der Partie 25. die den Gebläseeinlaß an einer Seite begrenzt, zugewandten Seite des vom Leitkörper umschlossenen Hohlraums befindet. Dieses Material mit schalldämmenden Eigenschaften ist hierbei zwischen

2' der aus einem ungelochten Blech bestehenden Partie 25 des iaufradseitigen Wandabschnitts und einem Lochblech 36 enthalten, das im Abstand von dem druckseitigen Wandabschnitt angeordnet ist und mit dei zum Laufrad parallelen Partie 6 des laufradseitigen

jo Wandabschnitts oder deren Tangente bzw. Endtangente einen Winkel γ von etwa 90" bildet und sich von diesem Wandabschnitt nach der dem Laufrad abgewandter Seite hin erstreckt. Das Lochblech 36 läßt Schallweller gemäß Pfeil 37 in den Hohlraum 35 durchgehen, die

Ji dann durch das Material 35 im Hohlraum gedämpfl werden, dadurch wird eine stabilisierende Wirkung aul das gesamte Strömungsgeschehen, außerdem ein stark dämpfender Einfluß auf die Turbulenz der Strömung irr Austrittsbereich und eine schalldämmende Wirkung

■to erzielt.

Die zum Laufrad parallele Partie des laufradseitiger Wandabschnitts ist zwar zum Laufradumfang konzen trisch, sie liegt jedoch in einigem Abstand vom Laufrad d. h., daß sie dieses nicht eng umschließt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gehäuse für ein Querstromgebläse mit einem die eintretende und die austretende Strömung voneinander trennenden hohlen Leitkörper, der mit dem Laufradumfang einen Spalt bildet und an der dem Laufradumfang am nächsten liegenden Seite einen mit vielen feinen Löchern versehenen ersten Wandabschnitt, den »laufradseitigen Wandabschnitt«, besitzt, wobei der an den ersten, laufradseitigen Wandabschnitt zum Auslaß des Gebläse:; hin anschließende zweite, druckseitige Wandabschnitt mindestens eine öffnung besitzt, durch die hindurch ein Teil des zum Auslaß des Gebläses hin strömenden Fördermediums von der Druckseite zurück in den Spalt zwischen Laufrad und Leitkörper hineinströmen kann, und mit einem das Laufrad zwischen sich und dem Leitkörper em haltenden, die austretende Strömung führender,!, in Spiralform übergehenden Leitblech, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, iaufradsciitige Wandabschnitt (6, 6') des Leitkörpers mit dem Laufradumfang einen über seine Länge gleichbleibend weiten Spalt (7) bildet, dessen Länge eimern Zentriwinkel von 15—35° entspricht, und daß dem ersten laufradseitigen Wandabschnitt im Inneren des Leitkörpers ein Beruhigungsraum (13) vorgeschaltet ist

2. Gehäuse für ein Querstromgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Saugseite aus gesehen der Radius (16) zum Beginn des Spaltes (7) mit dem Radius (17) zum Beginn des Leitblechs (5) einen Winkel <ß) von 120-150° bildet.

3. Gehäuse für ein Quersiromgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der druckseitige Wandabschnitt (10) des Leitkörpers (4) bzw. dessen Anfangstangente zumindest annähernd tangential zum Laufradumfang verläuft.

4. Gehäuse für ein Querstromgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (11) im druckseitigen Wiindabschnitt (10) des Leitkörpers (4) dem Bereich des Austritts aus dem Druckkanal des Gebläses zugeordnet ist.

5. Gehäuse für ein Querstromgebläse nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß im Leitkörper (4) hinter dem Beruhigungsraum (13) ein von diesem durch ein Lochblech (36) abgeteilter Raum vorgesehen ist, der mit MineralfasermaUxial (36) angefüllt ist.