DE2557620A1

DE2557620A1 - Halbaxialer mantelluefter fuer oberflaechenbelueftete elektrische maschinen

Info

Publication number: DE2557620A1
Application number: DE19752557620
Authority: DE
Inventors: Horst-Guenther Halt
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Priority date: 1975-12-20
Filing date: 1975-12-20
Publication date: 1977-06-30
Also published as: SE7609409L; DE2557620B2; NL7614102A; FR2335983A1; FR2335983B3; BE849611A; CH611086A5

Description

Anmelder: Feiten & Guilleaume Carlswerk AG 5 Köln 80 Schanzenstraße

P"J 4 276 5 Köln-Mülheim, den 19. Dezember 1975

Halbaxialer Mantellüfter für oberflächenbelüftete elektrische Maschinen

Die Erfindung; betrifft einen Lüfter für oberflächenbelüftete elektrische Maschinen, bestehend aus einer Nabe und einem Laufrad mit geschlossenen Flügeln, sowie einem Gehäuse.

Zur Kühlung von elektrischen Maschinen verwendet man je nach Zweck Radial- und Axiallüfter. Hierbei gibt man dem Radiallüfter wegen seiner einfachen Bauweise und seiner Drehrichtungsunabhängigkeit in der Re^eI den Vorzug. Allerdings bedingt diese einfache Bauweise hohe Spaltverluste und damit einen schlechten Wirkungsgrad. Diese Verluste sind dann besonders hoch, wenn der Laufraddurchmesser des Lüfters im Verhältnis zum Durchmesser der Lüfterhaube

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klein ist. Eine gewisse Abhilfe läßt sich durch eine Lüfterhaube erreichen, die speziell dem Laufrad angepaßt ist. Hierzu sind allerdings besondere konstruktive Maßnahmen erforderlich.

Es ist weiterhin bekannt, daß man den Wirkungsgrad eines Lüfters durch einen feststehenden Leitapparat, der mit dem Lüftergehäuse verbunden ist, verbessern kann. Dieser Leitapparat muß aber dem Lüfter sehr genau angepaßt werden, damit der zwischen dem Leitapparat und den Lüfterflügeln befindliche Spalt möglichst klein gehalten wird. Dies ist nur möglich durch einen hohen Aufwand konstruktiver und fertigungstechnischer Art. Trotz dieser Maßnahmen lassen sich die Spaltverluste nur bis zu einem gewissen Grad vermindern, da der bei diesen Lüftern relativ kurze Lüfterkranz es nicht zuläßt, daß der beträchtliche Luftnebenstrom zur Kühlung des Motorgehäuses zur Verfügung steht. Nun ist die Höhe der Spaltverluste eine wesentliche Ursache für die Geräuschentwicklung einer Maschine, wozu noch die Einflüsse der Umfangsgeschwindigkeit (Luftaustrittsgeschwindigkeit), der Lagerung, des Gehäuses und dergleichen mehr hinzukommen. Damit können keine hohen Forderungen an die Laufruhe eines Lüfters mit einem Laufrad für beide Drehrichtungen sowohl in offener wie in geschlossener Ausführung gestellt werden. Hier hilft in den meisten Fällen zur Geräuschminderung nur noch der Austausch des Radiallüfters gegen' einen Axiallüfter. Damit läßt sich die Maschine dann jedoch nur noch für eine Drehrichtung verwenden. Die Drehrichtungsunabhängigkeit der Maschine läßt sich nur dann wieder herstellen, wenn der Axiallüfter separat angetrieben wird, was jedoch wiederum einen zusätzlichen Aufwand erfordert.

Insgesamt gesehen ist bislang das Problem der Spaltverluste in einem derartigen Lüfter noch nicht in befriedigender Weise gelöst worden. Da die Entwicklung zu immer geräuschärmeren Maschinen führt, ist es unumgänglich, diese Spaltverluste so gering wie möglich zu halten.

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Es liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Lüfter für elektrische Maschinen der eingangs geschilderten Art mit dem Ziel zu entwickeln, den Wirkungsgrad durch Verkleinerung der Spaltverluste auf einfache Weise zu verbessern und damit eine Geräuschverminderung herbeizuführen, ohne die bekannte Konfiguration der Lüfterhaube zu verändern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flügel als im Grundriß unregelmäßig viereckige Schaufeln ausgebildet sind, deren kleinste Kante mit der Nabe verbunden ist und deren größte, von der Nabe abgewandte Kante über die gesamte

manteiförmigen .

Lange mit einem/Luftleitelement versehen ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in der kombinierten Ausführung von Schaufeln und Luftleitelementen, die zusammen einen einheitlichen Körper bilden, der nicht nur eine gute Luftführung für den Lufthauptstrom gestattet und den Widerstand für den Luftnebenstrom durch die mit-rotierenden Luftleitelemente wesentlich erhöht, was den Wirkungsgrad des Lüfters verbessert, sondern einen verlängerten Lüfterkranz aufweist,, der zu einem kleinen Spalt zwischen Lüfterhaube und rotierenden Luftleitelementen führt und somit einen wesentlichen Beitrag zur angestrebten Geräuscharmut leistet.

Es hat sich nun herausgestellt, daß es nach einer Ausführungsform der Erfindung zweckmäßig ist, wenn jeweils die eine an die Nabe angrenzende Kante jeder Schaufel etwa senkrecht zur Lüfterachse verläuft und die andere Kante unter einem spitzen Winkel zur Lüfterachse angeordnet ist.

Damit erreicht man vorteilhafterweise ein günstiges Verhältnis zwischen dem Lufteintritts- und dem Luftaustrittsbereich.

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Dieses Verhältnis kann man noch dadurch günstiger gestalten, wenn nach einer weiteren Ausführung der Erfindung die Kante mit dem Luftieitelement einerseits mit der unter dem spitzen Winkel zur Lüfterachse verlaufenden Kante in unmittelbarer Nähe des Lufteintrittsgitters des den Lüfter umschließenden Gehäuses und andererseits mit der senkrecht zur Lüfterachse verlaufenden Kante mit geringstem Abstand zum Gehäuse verbunden ist.

Als Vorteil ist herauszustellen, daß der Spalt zwischen den rotierenden Leitelementen und dem Lüftergehäuse besonders klein gehalten ist, und außerdem der lange Weg für den durch diesen Spalt durchtretenden Luftnebenstrom bis hin zum Wiedereintritt in den Lüfter aufgrund des großen Widerstandes die Spaltverluste weiterhin verringert und damit einen wesentlichen Beitrag zur Verminderung des Lüftergeräusches leistet.

Die Erfindung soll auch dadurch weitergebildet sein, daß die Kante mit dem Luftleitelement jeweils halbaxial im Winkelbereich

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zwischen 30 und 60 zur Lüfterachse in gerader oder gekrümmter Ausführung angeordnet ist.

Damit erhält man für Maschinen in vollständig gekapselter Ausführung strömungstechnisch günstige Verhältnisse für die rotierenden Luftleitelemente, unter Einhaltung eines kleinstmöglichen Spaltes zwischen den rotierenden Luf tleit elementen und dem Luft er gehäuse. Damit werden die Spaltverluste weiter verringert und der Schaufelradaußendurchmesser kann jetzt für die erforderliche Luftmenge kleiner als bisher gewählt werden, wodurch eine weitere Geräuschminderung erzielt wird. Besonders zweckmäßig ist es, wenn nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung Nabe, Schaufeln und Luf tleit element e aus einem einstückigen Teil, z.B. einer Gußform, bestehen.

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Das wiederum führt zu einer einfachen herstellungstechnischen Fertigungsart.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Halbaxiallüfter mit geschlossenen Schaufeln und rotierenden Leitelementen, im Ausschnitt

Fig. 2 einen Halbaxiallüfter mit geschlossenen Schaufeln und feststehendem Leitapparat, im Ausschnitt

Fig. 3 einen Radiallüfter mit offenen Schaufeln, im Ausschnitt.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht der Lüfter aus einer Nabe 3, an welcher die im Grundriß unregelmäßig viereckigen Schaufeln 1 befestigt sind. Diese Schaufeln 1 sind jeweils mit ihrer Kante mit der Nabe 3 verbunden. Eine an die Nabe 3 stoßende Kante ist etwa senkrecht zur Lüfterachse 8 angeordnet, während die andere an die Nabe 3 grenzende Kante 7 unter einem spitzen Winkel zur Lüfterachse 8 verläuft. Die Kanten 6 und 7 stoßen an die Kante 4, die als längste Kante ausgebildet ist und in ihrer gesamten Länge mit einem Luftleitelement 5 versehen ist. Der Lüfter ist einer Maschine 11 auf derselben Welle vorgeschaltet und nach außen hin durch eine Haube 10 abgedeckt, die an der Frontseite mit einem Lufteintrittsgitter 9 versehen ist.

Durch die Gestaltung der Schaufeln 1 mit den Luftleitelementen entsteht einmal ein Lufthauptstrom HS, der halbaxial geführt ist, und ein Luftnebenstrom NS, dessen Weg durch die Länge des Luftleitelementes 5 vorgegeben ist. Durch die spitzwinklige Ausführung, die durch die Kanten 4 und 6 entsteht, wird ein kleiner Spalt s erreicht. Der Lüfterkranzdurchmesser ist im vorliegenden

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Pall gleich dem Laufraddurchmesser DR, der etwa dem Gehäusedurchmesser der Maschine entspricht. Mit Da ist der Schaufelradaußendurchmesser und mit Di der Schaufelradinnendurchmesser "bezeichnet.

Die in Pig. 2 gezeigte Darstellung dient lediglich der Gegenüberstellung mit einer bisher bekannten Ausführungsform eines Halbaxiallüfters. Die Schaufel 1a besitzt einai nahezu regelmäßig viereckförmigen Grundriß, vorgegeben durch die Höhe h und die Breite b. Ein Leitapparat 5a ist fest mit dem Gehäuse 10a verbunden, das an der Frontseite ein Lufteintrittsgitter 9a besitzt. Mit 3a ist eine Nabe bezeichnet, die in ihrer Länge etwa der Höhe h der Schaufel 1a entspricht. Die Spaltverluste sind bestimmt durch den Abstand s zwischen dem Leitapparat 5a und der von der Nabe 3a abgewandten Kante. Die Gestaltung der Schaufel 1a läßt eine halbaxiale Luftführung für den Hauptstrom HS zu, während

NS
der Luftnebenstrom/von der Länge der abgewandten Kante von der Nabe 3a und dem Leitapparat 5a bestimmt wird. Im vorliegenden Fall ist der Schaufelradaußendurchmesser Da gleich dem Laufraddurchmesser. Das Verhältnis von Schaufelradinnendurchmesser Di und Schaufelradaußendurchmesser Da wird durch die Höhe h der Schaufel 1a vorgegeben.

Auch Fig. 3 dient zur Gegenüberstellung mit einem bekannten Radiallüfter. Hierbei sind die Schaufeln 1b offen und mit einer Kante an der Nabe 3b befestigt. Im wesentlichen bedingt durch die Gestaltung der Nabe 3b kommt es zu einer radialen Luftführung für den Haupt strom HS, während der Luftnebenstrom NS sich im wesentlichen nach der Form der Außenkante der Schaufel 1b und der in diesem Bereich entsprechenden Form der Lüfterhaube 10 b richtet. Das Lufteintrittsgitter 9b befindet sich an der Frontseite des Gehäuses 10b.

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Leerseite

Claims

Fl /U-Yo - f - 19.12.75 Ansprüche:

1.) Lufter für oberflächenbelüftete elektrische Maschinen, beat ehend aus einer Nabe und einem Laufrad mit geschlossenen Flügeln sowie einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel als im Grundriß unregelmäßig vxereckige Schaufeln (1) ausgebildet sind, deren kleinste Kante {d) mit der Nabe (3) verbunden ist und deren größte, von der Nabe abgewandte Kante (4) über die gesamte Länge mit einem manteiförmigen Luftleitelement (5) versehen 13t.

I. Lüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die eine an die Nabe (3) angrenzende Kante (6) jeder Schaufel (1) etwa senkrecht zur Lüfterachse (8) verläuft und die andere Kante (7) unter einem spitzen Winkel zur Lüfterachse (8) angeordnet ist.

3. Lüfter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (4) mit dem Luftleitelement (5) einerseits mit der unter dem spitzen Winkel zur Lüfterachse (8) verlaufenden Kante (7) in unmittelbarer Nähe des Lufteintrittsgitters (9) des den Lüfter umschließenden Gehäuses (10) und andererseits mit der senkrecht zur Lüfterachse (8) verlaufenden Kante (6) mit geringstem Abstand zum Gehäuse (10)verbunden ist.

4. Lüfter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennz eichnet, daß die Kante (4) mit dem Luftieitelement (5) jeweils halbaxial im Winkelbereich zwischen 30° und 60 zur Lüfterachse (8) in gerader oder gekrümmter Ausführung angeordnet ist.

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Lüfter ri-Lw.i aen Ansprüchen ' bio 4, -i ad u r c h

^ e k e η ri /. e Lehne b, daß Nabe (J), schaufeln ( I)

und LuJ:'t Leite Lemente (¹J) aus einem einstückig en Teil, ^.B. e ine r CJ-uu ΐ'οπι, be.j l eh en.

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