DE2645895C2 - Vorrichtung zur Erkennung des Arbeitens von Axialgebläsen im Abreißgebiet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung des Überganges vom stabilen Arbeitsgebiet in das Abreißgebiet eines in einem Luftkanal eingebauten Axialgebläses oder -Verdichters gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Wenn ein Axialgebläse in seinem normalen, stabilen Arbeitsbereich arbeitet, werden sämtliche Schaufelkanäle zwischen den Gebläseschaufeln gleichmäßig und stetig von der geförderten Luftmenge durchströmt.

Arbeitet das Gebläse dagegen im sogenannten Abreißgebiet oder Ablösungsbereich, treten starke Druckschwankungen auf, die beim Arbeiten des Gebläses in diesem Bereich für längere Zeit zu einem Abbrechen der Gebläseschaufeln führen können. Es muß deshalb vermieden werden, daß das Gebläse in diesem Bereich arbeitet, und aus diesem Grunde wird auch immer angestrebt, einem Axialgebläse solche Betriebsbedingungen zu geben, daß es nur im normalen Arbeitsbereich arbeitet.

Die beim Arbeiten im Abreißgebiet auftretenden Druckschwankungen kommen dadurch zum Ausdruck, daß eine oder mehrere Zonen entstehen, in denen die Durchströmung blockiert wird oder sogar in entgegengesetzter Richtung erfolgt und es konnte festgestellt werden, daß sich diese Abreißzonen mit einer Winkelgeschwindigkeit bewegen, die kleiner ist als die Rotationsgeschwindigkeit des Läufers.

In einem in der Zeitschrift »Stab! und Eisen«, 31 (1961), Nr. 9, 27. April 1961, Seiten 589-593, veröffentlichten Aufsatz von Hartwig Petermann wird vorgeschlagen, diese letztgenannte Erkenntnis zum Erlassen

ίο des Arbeitens eines Axialgebläses im Abreißgebiet auszunutzen, und zwar dadurch, daß man mit einer Meßsonde in der Form eines gebogenen, an der Stirnseite offenen Rohrstückes, eines sogenannten Hakenrohres, in einer Radialebene unmittelbar vor den Gebläseschaufeln den Gesamtdruck in der Rotationsrichtung des Gebläseläufers mißt

Es hat sich nämlich gezeigt daß eine Kurve, die diesen Druck als Funktion der geförderten Luftmenge darstellt am Obergang vom normalen Arbeitsbereich auf der Kennlinie des Gebläses zum Abreißgebiet einen charakteristischen Knickpunkt aufweist so daß eine derartige Druckmessung zum Erfassen des Eintretens in das Abreißgebiet geeignet ist

Dem bekannten Verfahren ist jedoch die Grenze gesetzt daß es nur in Verbindung mit Axialgebläsen anwendbar ist die keine drehbaren Schaufeln haben und mit konstanter Drehz^ihl laufen, und bei denen keine Regelelemente in der Form von Luftklappen auf der Saugseite des Gebläses in den Luftkanal eingebaut sind.

Beispielsweise bewirkt die Anwesenheit von Regelklappen notwendigerweise eine Änderung des statischen Druckes in der Meßebene und damit auch des Druckpegels im genannten Knickpunkt Folglich läßt sich in solchen Fällen der genannte Knickpunkt nicht mit einem gewöhnlichen Pressostat registrieren, weshalb das bekannte Verfahren zur Überwachung und Steuerung derartiger Gebläse zwecks Verhinderns eines Arbeitens im Abreißgebiet ungeeignet ist.
Bei Axialgebläsen, deren Schaufele während des Betriebes verstellbar sind, oder bei Gebläsen mit regelbarer Läuferdrehzahl tritt weiterhin das Problem auf, daß die Strömungsgeschwindigkeit in dem Punkt, wo das Gebläse in das Abreißgebiet eintritt, von der Einstellung der Gebläseschaufeln bzw. der Läuferdrehzahl abhängig ist. Die im Aufsatz in der genannten Zeitschrift beschriebene Meßsonde beeinflußt auf Grund ihrer Ausgestaltung die Strömung in der unmittelbaren Nähe der Sondenöffnung, so daß in der Sonde ein Druck herrscht, der niedriger ist als der statische Druck in der ungestörfen umgebenden Luft. Dies bewirkt bei regelbaren Gebläsen der beschriebenen Art, daß ein Erfassen des genannten Differenzdruckes durch Druckmessung mit einer derartigen Meßsonde einen desto kleineren, d. h. negativeren Wert ergibt, je größer die Luftgeschwindigkeit und damit die geförderte Luftmenge ist.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe diese Mangel des bekannten Verfahrens mit einer einfachen und preiswerten Meßvorrichtung zu vermeiden und damit auch für die obengenannten, in der Praxis sehr wichtigen Spezialfällen ein zuverlässiges Erfassen des Eintretens eines Axialgebläses im Abreißgebiet mittels eines gewöhnlichen Registriergerätes zu ermöglichen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Es sei bemerkt daß, wenn hier von dem in der betreffenden Richtung wirksamen Gesamtdruck die Rede ist, nicht notwendigerweise der absolute Gcsamtdruck gc-

meint ist, dessen Richtung nicht unbedingt mit der der Rotationsrichtung des Läufers zusammenfallen braucht. Ebenso gilt, daß der genannte Referenzdiode nicht genau gleich dem statischen Druck zu sein braucht Das Wesentliche ist, daß die Größe, die gemessen wird, für den Unterschied zwischen dem Gesamtdruck; und dem statischen Druck repräsentativ ist, was besagen will, daß Abweichungen zwischen den Drücken, die gemessen werden, und dem Gesamtdruck bzw. dem statischen Druck dieselbe Richtung haben müssen.

Mit Hilfe einer derartigen Erkennungsvorrichtung kann unter Anwendung eines Differenzdruckpressostaten ein schnelles und zuverlässiges Erfassen des Eintretens von Gebläsen in das Abreißgebiet erzielt werden, und zwar auch von Axialgebläsen mit während des Betriebes verstellbaren Schaufeln, da der erfaßte Differenzdruck annähernd Null ist, solange das Gebläse in seinem stabilen Arbeitsbereich arbeitet, aber beim Eintreten des Gebläses in das Abreißgebiet einen markanten, einem Knickpunkt in der Differenzdruck-Kennlinie entsprechenden Anstieg aufweist

Weiterhin wird mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielt, daß die Strömungsverhältnissi im stabilen Arbeitsbereich des Gebläses nicht durch die Sonden zerstört werden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erklärt Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erkennungsvorrichtung,

F i g. 2 die Anordnung dieser Vorrichtung ^;n einem Luftkanal vor einem Axialgebläse und

F i g. 3 eine Modifikation der Ausführungsform nach Fig. 1.

In der in Fi g. 1 und 2 gezeigten Ausführung werden die Druckmeßsonden in der erfindungsgemäßen Erkennungsvorrichtung von zwei hauptsächlich geradlinigen Kanälen 3! und 32 gebildet, die in einer gemeinsamen Montagemuffe 33 zusammengefügt sind. Die Montagemuffe 33 dient zur Befestigung der Sonden in einer Wand 34 eines Luftkanals 40 und kann z. B. mit einem Außengewinde zum direkten Festschrauben in der Wand 34 versehen werden, so wie es in F i g. 2 gezeigt ist. Bei der Befestigung wird die Muffe so orientiert, daß die im Luftkanal befindlichen Teile der Druckmeßsonden um eine Axialebene im Luftkanal symmetrisch sind, was dem Fall entspricht, daß die Schnittebene in F i g. 1 parallel mit einer Radialebene im Luftkanal verläuft Mit denjenigen Teilen der Kanäle 31 und 32, die außerhalb der Wand 34 liegen sollen, sind Anschlußstutzen 36 bzw. 37 für nicht eingezeichnete, zu einem Registriergerät in Form z. B. eines Dirferenzdruckpressostaten führende Schläuche oder Leitungen verbunden. Die Mündungen der Kanäle 31 und 32 an dem im Luftkanal 35 befindlichen Ende der Montagemuffe 33 sind so gegeneinander abgeschirmt, daß auf die Mündung des einen Kanals 32 hauptsächlich nur der statische Druck einwirkt, der als Referenzdruck dienen soll, während auf die Mündung des anderen Kanals 31 hauptsächlich nur der Gesamtdruck in der Rotationsrichtung 30 des Gebläseläufers einwirkt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist die Abschirmung zwischen den Mündungen der Kanäle 31 und 32 dadurch entstanden, daß in die Kanäle verhältnismäßig kurze, im wesentlichen um 90° gebogene Rohrstücke 31' bzw. 32' in einer solchen Weise eingesetzt sind, daß die von den offenen Enden dieser Rohrstücke 31' und 32' gebildeten Sondenöffnungen 38 bzw. 39 mit einem Achsenwinkel von annähernd 180° voneinander abgekehrt sind.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist wird die Montagemuffe 33 so angeordnet daß die Sondenöffnungen 38 und 39 unmittelbar innerhalb der Kanalwand 34 liegen und deren zusammenfallende Achsen rechtwinklig zur Anströmrichtung der Luft verlaufen, die im gezeigten Beispiel parallel zur Längsachse des Luftkanals 35 verläuft und daß sich die Sonden außerdem in einem kleinen Abstand A, z. B. von 20 mm, von den Vorderkanten der Gebläseschaufeln 40 befinden, wenn diese auf volle Öffnung gestellt sind.

Nach dem Einschrauben der Montagemuffe 33 in der angegebenen Weise wird sie mit Hilfe einer Gegenmutter 41 fixiert

Bei der in F i g. 3 wiedergegebenen Modifikation ist die Abschirmung zwischen den Mündungen der beiden Kanäle 43 und 44 durch eine Trennwand 42 erstellt, die an der im Luftkanal 35 befindlichen Stirnfläche der Montagemuffe 45 ausgebildet ist Die beiden Kanäle münden direkt in diese Stirnfläche.

Die Sonde nach F i g. 3 wird in deir<r-'ben Weise in der Wand 34 des Luftkanals befestigt, wie es in F i g- 2 gezeigt ist, und zwar wird sie so orientiert, daß die Trennwand 42 mit der Anströmrichtung der Luft zu den Gebläseschaufeln 40 parallel verläuft

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erkennung des Oberganges vom stabilen Arbeitsgebiet in das Abreißgebiet eines in einem Luftkanal eingebauten Axiaigebläses oder -Verdichters mit einer in der Wand des Luftkanals befestigten, ersten rohrförmigen Druckmeßsonde zum Erfassen des in der Rotationsrichtung des Läufers wirksamen Druckes in einer rechtwinklig zur Achse des Luftkanals vor den Schaufeln verlaufenden Meßebene und mit Mitteln zum Vergleich dieses Druckes mit einem Referenzdruck, zwecks Erzeugung eines Auslöseimpulses für eine Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckmeßsonde (31, 43) mit einer zweiten rohrförmigen Druckmeßsonde (32, 44) in einer gemeinsamen Montagemuffe (33, 45) zusammengefügt ist, die derart in der Kanalwand (34) befestigt ist, daß «ie öffnungen der beiden Sonden im stabilen Arbeisgebiet demselben Druck ausgesetzt sind, wobei diese öffnungen durch Trennmittel (31', 32', 42) derart gegeneinander abgeschirmt sind, daß nur die öffnung der ersten Druckmeßsonde (31,43) den genannten in der Rotationsrichtung wirksamen Druck erfaßt, daß die gemeinsame Axialebene der Mündungen der Sonden (31, 32; 43, 44) senkrecht zur Erstreckung der Trennmittel (31', 32'; 42) verläuft, und wobei die Montagamuffe (33, 45) Anschlußstutzen (36,37) für ein Differenzdruckmeßgerät aufweist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennmittel ku·. ze, im wesentlichen um 90" gebogene Rohrstucke (31', 32') sind, die in einer solchen Weise in die Sonden öffnungen eingesetzt sind, daß die öffnungen annähernd 180° voneinander abgekehrt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sondenöffnungen in der Kanalwand liegen und daß die Trennmittel durch eine an der Stirnfläche der Montagemuffe (45) angeordnete Trennwand (42) gebildet wird.