DE2551615C2

DE2551615C2 -

Info

Publication number: DE2551615C2
Application number: DE2551615A
Authority: DE
Inventors: Georg Papst; Volker Dipl.-Ing. 7742 St Georgen De Schlicker; Guenter 7730 Villingen-Schwenningen De Wrobel
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1974-11-18
Filing date: 1975-11-18
Publication date: 1991-05-08
Also published as: JPS51102204A; DE2551615A1; CH611983A5; GB1534884A; FR2291384A1; US4221546A; DE7536543U; DE2551614C2; DE2551614A1; FR2291384B1; GB1534885A

Description

Die Erfindung betrifft einen Axialventilator, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 16 28 363 ist ein solcher Axialventilator be kannt, bei dem sich der Durchtrittsquerschnitt des Gehäuses nach Art eines Venturikanals ändert. Das Gehäuse weist einen Flansch mit quadratischer Außenkontur auf, der den das Schaufelrad des Ventilators umgebenden Durchtrittsquerschnitt umschließt und in den Ecken Befestigungslöcher aufweist. In einer besonderen Ausführungsform schließt sich an den Gebläse teil ein Befestigungsring an, der den Abströmkanal sprunghaft erweitert. In diesem Bereich sollen sich die Spiralbahnen der mit Restdrall abströmenden Luft ungehindert ausbilden. Diese Ausgestaltung bedingt aber unzweifelhaft Druckeinbußen und erfordert zusätzlichen Platz für den Befestigungsring.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Axialventilator mit gün stiger Druck-Volumencharakteristik auch die Abström verluste durch besondere, auch raumsparende Gestal tung des Abströmkanals, gering zu halten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekenn zeichneten Merkmale.

Durch die Erfindung wird es möglich, auf dem vorhandenen be grenzten Raum eine verhältnismäßig hohe druckseitige Erwei terung des Strömungskanals unterzubringen durch die kinetische Energie der abströmenden Luft noch in Druck umgewandelt werden kann.

Dabei ist es im Interesse einer hohen Förderleistung auch zweckmäßig, die Flügel in axialer Richtung so lang zu erstrecken, daß der ganze, im Strömungskanal innerhalb des Rohrstückes zur Verfügung ste hende Platz voll genutzt wird. So wird auch eine axial weite Erstreckung auf der Druckseite (Austritt), näm lich praktisch bis auf einen Sicherheitsabstand an die Aus trittsebene E_A heran, möglich, was die Querschnitts erweiterung in den Bereich der Flanschecken hinein voll nutzbar macht.

Dementsprechende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegen stand der Ansprüche 2 bis 6.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung nä her erläutert. Die Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Axialventilators nach der Erfindung, in Richtung auf die Eintrittsöffnung gesehen,

Fig. 2 den Teilschnitt II-II aus Fig. 1,

Fig. 3 im Teilschnitt III-III aus Fig. 1, das Gehäuse allein,

Fig. 4 in der Schnittdarstellung entsprechend Fig. 2, jedoch das Gehäuse allein, gemäß einem zweiten Ausführungs beispiel,

Fig. 5 die Fig. 3 entsprechende Darstellung des zweiten Aus führungsbeispiels,

Fig. 6 die Ansicht gem. dem Pfeil VI aus Fig. 1,

Fig. 7 die um 90° in der Zeichenebene gegen den Uhrzeiger gedrehte Ansicht gem. dem Pfeil VII aus Fig. 6, im rechten unteren Quartal aber die Ausgestaltung gemäß Fig. 4 und 5,

Fig. 8 den Teilschnitt gem. den Pfeilen VIII-VIII aus Fig. 7,

Fig. 9 die Teilansicht gem. den Pfeilen IX-IX aus Fig. 8.

Die Abbildungen Fig. 1 und 6 bis 9 sind alle im gleichen Maßstab und zwar im Maßstab 1 : 1 zu dem tatsächlichen Ausführungsbei spiel; die Fig. 2 bis 5 sind demgegenüber im Maßstab 2 : 1 gezeichnet.

Das allgemein mit 1 bezeichnete Ventilatorgehäuse besteht aus zwei Flanschen 2 und 3 mit zueinander kongruenter, quadratischer Außen kontur, zwischen denen sich das Rohrstück 4 erstreckt, das den Strömungskanal 5 umgibt, der bei Betrieb in Richtung des Pfeiles 6 aus Fig. 6 durchströmt wird. Die sogseitige Eintrittsöffnung des Strömungskanals 5 ist mit 7 und die druckseitige Austrittsöffnung mit 8 bezeichnet. Mit 62 ist allgemein ein elektrischer Antriebs motor bezeichnet, der als Außenläufermotor ausgestaltet ist. Der Stator ist mit 10 und der Rotor ist mit 11 bezeichnet. Auf den Umfang des Rotors 11 sind insgesamt fünf Flügel 12 bis 16 gesetzt, die aus Metall bestehen und an dem Rotorblech 17 angeschweißt sind. Die Rotorwelle 18 ist in der durch den Doppelpfeil 19 angedeuteten axialen Richtung verschiebbar, d. h. mit Axialspiel, in zwei Dreh lagern 20, 21 rotierend gelagert und stützt sich an ihrem sogsei tigen Ende in einem zentralen Punktlager 22 ab, das an einer Flanschscheibe 23 befestigt ist.

Das Punktlager 22 wird aus einer molybdänsulfidhaltigen Kunststoff scheibe 222 und darunterliegender Filzscheibe 122, die mit Schmiermittel getränkt ist, gebildet; wobei das abgerundete polier te Ende der Welle 18 an der Scheibe 222 unter etwa punktförmiger Berührung anläuft (Punktlager).

Die Flanschscheibe 23 erstreckt sich auf der Höhe des sogseitigen Flansches 3 und ist mit vier Speichen 24 bis 27 am sogseitigen Rand 53 des Rohrstückes 1 befestigt. Die Speichen 24 bis 27 er strecken sich über die axiale Projektionsfläche der Lüfterflügel 12 bis 16, und zwar schräg zu den sogseitigen Kanten 28 der Lüf terflügel, so daß in der Projektion gem. Fig. 1 z. B. zwischen der Kante 28 und der Speiche 25, ein durch den Doppelpfeil 29 ange zeigter, nach außen offener spitzer Winkel entsteht. Das hat zur Folge, daß die axiale Projektion der Schnittpunkte 30 der Ränder 69, 70 der Speiche 25 mit der Kante 28 bei Betrieb, wenn sich die Lüfterflügel in Pfelrichtung 31 drehen, radial nach außen wan dert. Entsprechendes gilt für alle anderen sogseitigen Flügel kanten und Speichen.

Der Strömungskanal 5 verengt sich auf eine Taille 32, an der das Rohrstück 4 den Umfang der Lüfterflügel 12 bis 16 eng umgibt. Von der Eintrittsöffnung 7 her verengt sich der Querschnitt des Strömungskanals 5 mit kontinuierlich abnehmender Steigung nach Art der Eintrittseinschnürung einer Venturidüse. Von der Taille 32 aus gehend erweitert sich der Strömungskanal diffusorartig zunächst über den ersten Diffusorabschnitt 33 mit zunächst schwacher Stei gung und dann über den zweiten Diffusorabschnitt 34 mit stärkerer Steigung. Die sogseitige Einschnürung 35 ist ebenso wie die beiden Diffusorabschnitte 33, 34 als Rotationsfläche konzentrisch zur Ventilatorachse 36 gebildet.

Die Schnittdarstellung in Fig. 2 läuft durch je einen Eckbereich 42, 46. Zwischen den Eckbereichen ist der Strömungskanal eintritts- und aus trittsseitig wie aus Fig. 1 und 7 ersichtlich durch den äußeren Rand der Flansche 2 und 3 begrenzt, weshalb in diesen Bereichen der zweite Diffusorabschnitt 34 bzw. die Einschnürung 35 nur bis an den Kreisumfang 54 reicht, der von der Quadratkontur 49 umschrieben wird. In den Eckbereichen 42, 45, 46, 47 dagegen reicht die ein trittseitige Einschnürung 35 und der austrittseitige Diffusorab schnitt 34 weiter und es entstehen in den Eckbereichen Segmente 55, 56, 57, 58 (Fig. 8) des zweiten Diffusorabschnittes 34, die über den Kreisumfang 54 hinausragen. Diese Segmente sind mit den übrigen Teilen des zweiten Diffusorabschnittes 34 Rotationsflächen koaxial zur Ventilatorachse 36. Die entsprechenden Segmente auf der Sog seite sind mit 95 bis 98 bezeichnet und bilden mit den übrigen Teilen der sogseitigen Einschnürung 35 eine gemeinsame, zur Venti latorachse 36 koaxiale Rotationsfläche.

Das in Fig. 4 und 5 ausschnittsweise dargestellte zweite Ausfüh rungsbeispiel mit quasi ungestörtem Diffusor unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel also dadurch, daß die druckseitige, hohlkegelförmige Diffusorerweiterung 37 innerhalb der umschreiben den Quadratkontur überall gleiche Steigung hat.

So ergibt sich die Kreislinie 237, die den Kanal 5 in der Aus trittsebene 8 begrenzt.

Die gestrichelte Linie 137 deutet eine dritte Ausführung an, wel che eine sehr gut ausgeprägte Erweiterung in die Eckbereiche 42 hinein (zusätzlich zur zweiten Ausführung) vorsieht.

In Fig. 7 sind diese beiden Ausführungsvarianten rechts unten ein gezeichnet (---), aber auch bei dieser gestrichelt gezeichneten dritten Ausführung ist der Diffusor in der Mitte zwischen den Eckbereichen des Gehäuses (Konturseitenmitten) von konstantem Erweiterungswinkel (siehe Fig. 4 und 5, Ziffer 157).

Die Speiche 24 liegt dem Eckbereich 42 gegenüber und ist mit ihrem äußeren Ende 43 am in Drehrichtung gelegenen Umfangsende 44 des Eckbereichs 42 befestigt. Entsprechendes gilt auch für die übrigen Speichen 25, 26, 27, die in gleicher Weise den übrigen Eckberei chen 45 bis 47 gegenüber angeordnet sind.

Die Lüfterflügel 12 bis 16 erstrecken sich, abgesehen von geringen toleranzbedingten Spalten 51, 52 über die ganze vor den Speichen 24 bis 27 gelegene axiale Länge des Strömungskanals 5. Die Taille 32 liegt innerhalb der sogseitigen, durch den Doppelpfeil 48 an gedeuteten Hälfte der axialen Erstreckung der Lüfterflügel und hat selbst minimale axiale Ausdehnung.

In den über den Strömungskanal 5 hinausragenden Ecken der Flansche 2 und 3 sind Löcher, z. B. das Loch 50, zur Befestigung des Ven tilators in einer Einbauwand oder dergleichen vorgesehen.

Nachfolgend werden einige Abmessungen angegeben, die bei dem Aus führungsbeispiel nach Fig. 1, 2, 3 und 6 bis 9 verwirklicht sind und sich im Interesse einer hohen Lüfterleistung bei geringer Ge räuschentwicklung bewährt haben.

Der Winkel 29 ist möglichst groß - Idealfall etwa 90° - und führt zu einer drastischen Geräuschverminderung von ca. 4 Dezibel.

Die axiale Länge gem. Doppelpfeil 64 verhält sich zum Durchmesser gem. Doppelpfeil 65 im Bereich der Taille 32 etwa wie 1 : 3. Der Radius gem. Pfeil 66 beträgt etwa die Hälfte der axialen Länge gem. Doppelpfeil 64 und der Abstand gem. Doppelpfeil 67 des Mittel punktes 68 von der Eintrittsöffnung 7 beträgt etwa ⁴/₁₀ der axialen Länge gem. Doppelpfeil 64. Der Öffnungswinkel des ersten Diffusorabschnittes 33 beträgt 22° und der Öffnungswinkel des zweiten Diffusorabschnittes 34 beträgt etwa 40°. Die axiale Länge des ersten plus zweiten Diffusorabschnittes 33, 34 erstreckt sich über 55% der axia len Länge gem. Doppelpfeil 64. Der Diffusorwinkel des zweiten Diffusorabschnittes 34 kann auch anders bemessen sein, z. B. zwi schen 30 und 70°.

Gemäß Fig. 9 sind an einer außen am Gehäuse 1 gelegenen Steg platte 131 Gewindebohrungen 60, 61 mit verschieden bemessenen Ge winden und vorzugsweise parallelen Achsen vorgesehen zum Ein schrauben von Schrauben unterschiedlicher Normung. Mit einer jeweils passenden Schraube kann eine elektrische Erdleitung angeschraubt werden.

Die konkrete Ausführung in Fig. 6 zeigt dies mit Fig. 1 genauer und zwar außen am Gehäuse 1 in einer Vertiefung im Bereich einer Ecke 46 innerhalb der Gehäusekontur neben einem Befestigungsloch 50 mit mehreren parallel gerichteten Augen 132, 133, die an einer Wand 131 und diese am Gehäuse 1 leitend, z. B. durch Angießen, be festigt sind. In der gemeinsamen Ebene 134, die senkrecht zu den Bohrungen in den Augen 132, 133 liegen, sind die Stirnflächen der Angußaugen 132, 133 blank. Die Augen haben Gewinde unterschied licher Systeme oder Abmessung, um nach Wahl mit einem einzigen Typ Gehäuse am Lager durch wahlweises Einschrauben der jeweils zugelassenen Erdungsschraube am Einsatzort verschiedenen natio nalen Sicherheitsvorschriften in unterschiedlichen Einsatzländern zu genügen. So hat z. B. 132 ein metrisches Gewinde für europäi sche Länder und 133 ein Zollgewinde für USA oder Kanada, wie Fig. 9 auf der Hinterseite der Platte 131 zeigt. Dies ergibt eine rationellere Lagerhaltung, einen beweglicheren Service.

Diese erfindungsgemäße Weiterbildung des Axialventilators ist bei jedem Metallgehäuse eines beliebigen Ventilators anwendbar. Die unterschiedlichen Gewindelöcher können natürlich auch an einer anderen Stelle des Gehäuses sitzen! Es sind stets wenigstens zwei Stück, vorzugsweise parallelachsige mit Achsabstand anzuwenden.

Claims

1. Axialventilator, dessen Flügel an dem Rotor ei nes elektrischen Antriebsmotors koaxial in einem Rohrstück befestigt sind und dessen Stator koaxial innerhalb des Rohrstückes an einer durch sogseitig angeordnete Speichen gehaltenen Flanschscheibe gelagert ist, wobei der Strömungs kanal eintrittseitig und austrittseitig um mehr als einen Toleranzspalt weiter ist als der Umfang der Flügel und sich von der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung ausgehend auf eine dazwischengelegene Taille verengt, die innerhalb der sogseitig gelegenen Hälfte der Axialerstreckung der Flügel an geordnet ist und an die sich ein erster Diffusorabschnitt mit schwacher Steigung anschließt, und mit einem druckseitig angeordneten, quadra tischen Flansch, der den Strömungskanal eng umgibt, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem ersten Diffusorabschnitt ein zweiter Dif fusorabschnitt (34) mit stärkerer Steigung als der des er sten Diffusorabschnittes anschließt,
daß der erste Diffusorabschnitt höchstens bis an einem um die Wandstärke des Rohrstückes verringerten Durchmesser des von der Quadratkontur (49) des Flansches (2) umschriebenen Kreises (54) reicht, und
daß der zweite Diffusorabschnitt in die Ecken des druck seitigen Flansches (2) reicht und dort Kanalsegmente (55-58) bildet mit diffusorartiger Kanalerweiterung.

2. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (64) des Strömungskanals (5) sich zum Durchmesser (65) der Taille (32) wie 1 : 3 verhält.

3. Ventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die sogseitige Einschnürung (35) im Axialschnitt kreisbogenförmig begrenzt ist und
daß der Radius (66) dieses Kreisbogens etwa halb so groß ist wie die axiale Länge (64) des Strömungskanals (5).

4. Ventilator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt des Kreisbogens zur Eintrittsöffnung des Strömungskanals einen Abstand (67) von etwa ⁴/₁₀ der axialen Länge (64) des Strömungskanals (5) aufweist.

5. Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des ersten Diffusorabschnittes (33) 0,55 der axialen Länge (64) des Strömungskanals (5) beträgt.

6. Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel des ersten Diffusorabschnittes (33) 22° beträgt.