DE2627398A1

DE2627398A1 - Zwei- oder mehrstufiger axialventilator

Info

Publication number: DE2627398A1
Application number: DE19762627398
Authority: DE
Inventors: Robert Dr Ing Koha
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1977-12-29

Description

PATENTANWÄLTE

DR. FRiEDRICH E. MAVEk
DIPL-ING. A. PANTENBURG
753 PFORZHEIM
WESTLICHE 24 -2,-

Dr.lng. Robert Koha, Salinenstrasse 31, 7220 Schwenningen

Zwei- oder mehrstufiger Axialventilator

Die Erfindung "bezieht sich auf einen zwei- oder mehrstufigen Axialventilator mit beliebigem Antrieb. Die an sich bekannten zwei- oder mehrstufigen Axialventilatoren sind üblicherweise mit Leitrad bzw. Leiträdern ausgeführt. Das Leitrad soll vor dem jeweils nachfolgenden Flügelrad die Ausströmgeschwindigkeit in die axiale Richtung ablenken. Ein solches Leitrad hat den Nachteil, daß

1) entweder der Montageeinsatz der oft zahlreichen Einzelflügelblätter oder aber der Kostenaufwand der Herstellung ganzer Leitflügelräder hinzukommt, oder

2) die volle Leitradwirkung sich nur auf den bestimmten Arbeitspunkt beschränkt und nicht für einen größeren Belastungsbereich gilt.

Man hat den zuletzt genannten Nachteil auch mit verstellbaren Leitradblättern zu beheben versucht, jedoch allein der dazu erforderliche Mehraufwand rechtfertigt diese Maßnahme nicht.

Üblicherweise verwendet man für jede Stufe dieselbe Ausführung des Flügelrades und je einen Antriebsmotor. Bei zweistufiger Ausführung kann im Fall der Verwendung nur eines Motors mit zweifacher Antriebsleistung das eine Flügelrad vor dem Motor, das zweite hinter diesem montiert

709852/0242

werden (Eck: Ventilatoren, 1962, 102. ,S. 266-267. 95·, 96. und 97., S. 252-257. Technische Strömungslehre, 1966, 78., S. 292-297· Eckert und Schnell: Axial- und · Radialkompressoren, 1961, über mehrstufige Axialgebläse. Traupel: Neue allgemeine Theorie der mehrstufigen axialen Turbomaschine . Diss. Zürich 1942.).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Axialventilator der eingangs genannten Art unter gleichzeitiger Herabsetzung des Gesamtaufwandes den Wirkungsgrad für einen größeren Belastungsbereich wesentlich zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Axialventilator ohne Leitrad und die Umfangsgeschwindigkeit der jeweils vorangehenden Stufe kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit der jeweils nachfolgenden Stufe ist.

Im Fall der Verwendung von Wechselstrom- oder Drehstrommotoren zum Antrieb ist in der jeweils vorangehenden Stufe vorzugsweise ein Motor mit der nächst größeren Polzahl vorgesehen.

Im Gegensatz zu an sich bekannten Axialkompressoren mit einem Vorsatzläufer reduzierter Drehzahl sowie Leiträdern zwischen den Hauptstufen (Buch von B; Eckert "Axial- und Radialkompressoren" Springer-Verlag 1961, S. 3OO und 302 sowie S. 311 mit Abb. 399) wird bei einer solchen Lösung der Aufgabe unter erheblicher Herabsetzung des Gesamtaufwandes und somit wesentlicher Senkung der Fertigungskosten der Wirkungsgrad des ganzen Kompressors bzw. Ventilators für einen größeren Belastungsbereich dadurch stark erhöht, daß überhaupt kein Leitrad verwendet wird.

Zweckmäßigerweise sind die Stufen mit denselben Flügelrädern ausgerüstet. In wei-terer Ausgestaltung der Erfindung* ist jede Stufe mit derselben Drehzahl angetrieben und

709852/0242 ' ·

die Umfangsgeschwindigkeit der jeweils vorangehenden Stufe dadurch herabgesetzt, daß dort das Flügelrad einen kleineren Durchmesser aufireist. Vorzugsweise ist das jeweils vorangehende !Flügelrad ein Teil des ,jeweils nachfol- · genden Flügelrades größeren Durchmessers, das heißt in jeder Entfernung von der Drehachse ist das jeweils vorangehende Flügelrad dem jeweils nachfolgenden Flügelrad genau gleich. Dabei ist z.B.

^UV ^rSV " ü~ * ^rSN ,

mit Tq für die das ganze Flügelblatt kennzeichnende Ent fernung und mit u für die Umfangsgeschwindigkeit des Flügelrades an dieser Stelle, während die Indexe V und Ή die jeweils vorangehende und nachfolgende Stufe des Ventilators anzeigen und _{2 2}

/r + r.s /r + r.\ _r JL| Ώ-L* U ist,

_ ^ra ^{+ r}a · ^ri ⁺ 4

mit r für den Radius des Flügelradumfanges und r^ für den Radius des Nabenumfangs.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1-5 an einem 2-stufigen Ventilator erläutert.

Die Fig. 1, 3 (links) und 4 stellen e.ine zweistuf ige Ausführung des erfindungsgemäßen Axialventilators mit dem Durchmesser Da 92 mm, der Blattzahl 2=5 und der genauen Drehzahl n_v « , 1350 U/min und njj » 2800 U/min dar. Zum Vergleich zeigen die Fig. 2, 3 (rechts) und 4- eine zweistufige Ausführung bekannter Bauart mit denselben Flügelrädern und veränderlichem Leitrad zwischen beiden Stufen(bei jeder Belastung C_1n axial), bei n'_v'= n'_N = 2800 U/min. Die für den erfindungsgemäßen Axielventilator geltenden Bezugsζeichen V, N, Q und pg in Fig. 1 und 4 sind in Fig. 2 und M- für analoge Bauteile und Größen des bekannten Axialventilators alsV, N¹, Q· und pg verwendet.

709852/0242

Wie aus Figur 1 ersichtlich, schließt sich die Nachstufe bzw. die Jeweils nachfolgende Stufe IT an die Vorstufe bzw. die jeweils vorangehende Stufe V an, ohne daß zwischen beiden ein Leitrad angeordnet ist.

Die Umfangsgeschwindigkeit Uy der Stufe V beträgt 0,5 der Umfangsgeschwindigkeit u_N der Stufe V^. Die Geschwindigkeitsänderung Λ c in der Drehrichtung ist ^pg t

für den in Fig. 3 dargestellten Belastungsfall ebensogroß wie Uy, mit ρ für den Gesamtdruck einer Stufe, η für den Wirkungsgrad einer Stufe, γ für die Luftdichte und u für die Umfangsgeschwindigkeit der betreffenden Stufe. Die Pfeile zeigen die Strömungsrichtung des Ventilators.

Bei der den üblichen Axialventilator darstellenden Fig. 2 entsprechen V und W, Uy und u^ den Bezugszeichen V und N sowie den Größen Uy und U_n in Fig. wobei zwischen den Stufen V und N¹ das Leitrad L angeordnet ist.

Aus Fig. 3 ist links das Geschwindigkeitsdiagramm nach Fig. 1 und rechts das Geschwindigkeitsdiagramm nach Fig. ersichtlich, und zwar jeweils für die durch Ac_u » unbestimmte Belastung.T ist eine Verhältniszahl, die den Vergleich des Flügelradwirkungsgrades zwischen der erfindungsgemäßen und der entsprechenden bekannten Ausführung des Axialventilators und zwischen den einzelnen Stufen gestattet. Dabei bedeuteni w,. die relative Luftgeschwindigkeit am Profileingang, W₂ ^^e relative Luftgeschwindigkeit am Profilausgang, w©o die mittlere relative Luftgeschwindigkeit, c^ die absolute·Luftgeschwindigkeit am Profileingang, C₂ die absolute Luftgeschwindigkeit am Profilausgang, c die absolute Luftgeschwindigkeit in axia ler' Sichtung,u die Umfangsgeschwindigkeit.

709852/0242 ' ·

Ϊ627398

-χι

Für Fig. 4 gilt: N_m, N_mV und N^ - Antriebsleistung in Watt der Stufen V und N, Q - Fördermenge in nr/min, P- Gesamtdruck (die Summe der Gesamtdrücke der einzelnen Stufen) in mm WS des erfindungsgemäßen Ventilators nach Fig. 1, Q¹ - Fördermenge, und p' - Gesamtdruck des dem Stand der Technik entsprechenden Ventilators nach Fig. 2_f ρ . - statischer Druck in mm WS für beide Ventilatoren. Figur 5 zeigt eine Variante des Axialventilators mit ^rSV " °'^{65 r}SN ^^{1 U}SV ° °'^{65 Ü}SK' ^{mit r}S ^für

das ganze Flügelrad kennzeichnende Entfernung von der Drehachse.

709852/0242

Claims

Patentansprüche ; 27.Aug.1975

- M294-6 -

Zwei- oder mehrstufiger Axialventilator, mit beliebigem Antrieb,, dadurch gekennzeichnet, daß er ohne Leitrad und die Umfangsgeschwindigkeit der jeweils vorangehenden Stufe kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit der jeweils nachfolgenden Stufe ist.
2. Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall der Verwendung von Wechselstrom- oder Drehstrommotoren zum Antrieb in der jeweils vorangehenden Stufe .vorzugsweise ein Motor mit der nächst größeren Polzahl vorgesehen ist.
5· Axialventilator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen mit demselben Flügelrad ausgerüstet sind.
4. Axialventilator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich-'· net, daß jede Stufe mit derselben Drehzahl angetrieben und die Umfangsgeschwindigkeit der jeweils vorangehenden Stufe dadurch herabgesetzt ist, daß das Flügelrad dieser Stufe einen kleineren Durchmesser aufweist.
5. Axialventilator nach einem der Ansprüche 1 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils vorangehende Flügelrad ein !Peil des jeweils nachfolgenden Flügelrades > das heißt in jeder Entfernung von der Drehachse ihm genau gleich ist.

ORIGINAL INSPECTED 709852/0242 ' '